(57)【要約】【課題】シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる電気自動車用制動トルク発生装置および電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車１００は、電動モータ１０７によって回転駆動する前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに制動トルクを付与する制動トルク発生装置２００を備えている。制動トルク発生装置２００は、圧縮膨張機関２１０、気密度調整弁２２０およびクラッチ装置２２２を備えている。圧縮膨張機関２１０は、シリンダブロック２１２内を往復摺動して空気室２１６の容積を増減させるピストン２１４を備えている。シリンダブロック２１２におけるシリンダ部２１２ａには、吸排気シリンダ連通路２１３が形成されている。ピストン２１４には、空気室２１６に連通しつつ吸排気シリンダ連通路２１３に連通する位置にピストン連通路２１５が形成されている。【選択図】  図２
2020204368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記ピストンの上死点と下死点との間のストローク範囲内に形成されて前記空気室と前記シリンダブロックの外部とを連通させる吸排気シリンダ連通路が形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記ストローク範囲内で摺動する際に前記吸排気シリンダ連通路に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記吸排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが下死点に達した際にのみ前記空気室に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項３】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記シリンダ部における常に前記ピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路と、
前記排気シリンダ連通路よりも前記開口部側に形成されて前記摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する吸気シリンダ連通路とがそれぞれ形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記ストローク範囲内で摺動する際に前記排気シリンダ連通路および前記吸気シリンダ通路に交互に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項４】
請求項３に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが上死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されており、
前記吸気シリンダ連通路は、
前記ピストンが下死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項５】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記シリンダ部における常に前記ピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路が形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記ストローク範囲内で摺動する際に前記排気シリンダ連通路に連通した後、前記開口部を通過して前記シリンダ部の外部に露出する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項６】
請求項５に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが上死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記吸排気シリンダ連通路、前記排気シリンダ連通路および前記吸気シリンダ連通路のうちの少なくとも１つで構成されるシリンダ連通路および前記ピストン連通路のうちの少なくとも１つは複数形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、さらに、
前記シリンダ部内における前記空気室の気密度を変化させる気密度調整弁を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記シリンダブロックは、
トランスミッションを収容するトランスミッションケースの一部に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項１０】
車輪に連結された車軸と、
前記車軸を回転駆動させる電動モータと、
前記車輪を制動するブレーキ装置と、
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置とを備えることを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを駆動源として自走する電気自動車においてブレーキ装置とは別に制動トルクを発生させる電気自動車用制動トルク発生装置および電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動モータを駆動源として自走する電気自動車においては、運転者によるアクセルの踏み込みが減じられたアクセルオフ時においてエンジンを駆動源とする自動車におけるエンジンブレーキに相当する制動トルクを発生させる電気自動車用制動トルク発生装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には、電気自動車の車軸に対して空気の圧縮および／または膨張を行うことで車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置が開示されている。この場合、電気自動車用制動トルク発生装置は、大きな制動トルクを効率的に発生させるためにシリンダ部内に対する空気の流入または流出を制御する流量調整弁が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６４５７６８４号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電気自動車用制動トルク発生装置においては、シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させて流量調整弁を制御する必要があるためピストンが高速に往復摺動するほど流量調整弁の制御が困難になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる電気自動車用制動トルク発生装置および電気自動車を提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による空気の圧縮および同容積の増加による空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、車軸にバックトルクが作用する際に、機関作動機構の作動を制御することによって圧縮膨張機関を作動させて車軸に制動トルクを付与する制御装置とを備え、圧縮膨張機関は、一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に空気室が形成されるシリンダブロックと、シリンダ部内にて直線往復運動して空気室の容積を変化させるピストンと、車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、シリンダブロックは、ピストンの上死点と下死点との間のストローク範囲内に形成されて空気室とシリンダブロックの外部とを連通させる吸排気シリンダ連通路が形成されており、ピストンは、空気室に連通しつつストローク範囲内で摺動する際に吸排気シリンダ連通路に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることにある。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、シリンダブロックおよびピストンにそれぞれ形成した吸排気シリンダ連通路およびピストン連通路とシリンダ部内におけるピストンとの位置関係によってシリンダ部内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【０００８】
この場合、電気自動車用制動トルク発生装置における制御装置は、運転者からの直接的な指示、運転者の運転操作および車両の走行状況のうちの少なくとも１つに基づいて機関作動機構の作動を制御して圧縮膨張機関を作動させることができる。ここで、運転者からの直接的な指示は、運転者の手または足による操作を電気的に受け付ける機関作動用操作子を介して行なわれるものであり、例えば、ジョイスティック、トグルスイッチ、押下ボタン、タッチパネル、足踏み式ボタンおよびダイヤルなどの各種操作子に対する操作がある。また、運転者の運転操作とは、運転者が電気自動車を運転するために運転操作用操作子を操縦操作する行為であり、例えば、シフトポジション（セレクトレバーともいう）の操作、アクセルペダルを介した加速操作またはブレーキペダルを介した減速操作がある。また、車両の走行状況とは、電気自動車が備える機器の状態（例えば、バッテリの充電量の状態など）、電気自動車の姿勢（例えば、前輪側が後輪側よりも下方に傾いている状態）、電気自動車の位置（例えば、下り坂の走行）または電気自動車の走行状態（例えば、加速状態または減速状態）であり、これらの状態を電気的に検出する走行状況検出器を用いて検出される。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、吸排気シリンダ連通路は、ピストンが下死点に達した際にのみ空気室に連通する位置に形成されていることにある。
【００１０】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、第１シリンダ連通路はピストンが下死点に達した際にのみ空気室に連通する位置に形成されているため、シリンダ部内に最大量の空気を流入させて大きな制動トルクを発生させることができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による空気の圧縮および同容積の増加による空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、車軸にバックトルクが作用する際に、機関作動機構の作動を制御することによって圧縮膨張機関を作動させて車軸に制動トルクを付与する制御装置とを備え、圧縮膨張機関は、一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に空気室が形成されるシリンダブロックと、シリンダ部内にて直線往復運動して空気室の容積を変化させるピストンと、車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、シリンダブロックは、シリンダ部における常にピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路と、排気シリンダ連通路よりも前記開口部側に形成されて前記摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する吸気シリンダ連通路とがそれぞれ形成されており、ピストンは、空気室に連通しつつストローク範囲内で摺動する際に排気シリンダ連通路および吸気シリンダ通路に交互に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることにある。
【００１２】
このように構成した本発明の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、シリンダブロックおよびピストンにそれぞれ形成した吸気シリンダ連通路、排気シリンダ連通路およびピストン連通路とシリンダ部内におけるピストンとの位置関係によってシリンダ部内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る電気自動車用制動トルク発生装置は、ピストン連通路が吸気シリンダ連通路に連通することでシリンダ部内に吸気が行なわれるとともにピストン連通路が排気シリンダ連通路に連通することでシリンダ部内の排気が行なわれるため、吸気の仕様および排気の仕様をそれぞれ独立して規定することができる。また、電気自動車用制動トルク発生装置は、吸気と排気とが別々のシリンダ連通路で行われるため、吸気路または排気路に特有の設備を設けることができる。例えば、吸気シリンダ連通路には、導入する空気からチリ、ホコリまたは水などの各種異物を除去するフィルタを設けることができる。また、排気シリンダ連通路には、排気音を減衰させる消音機を設けることができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、排気シリンダ連通路は、ピストンが上死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されており、吸気シリンダ連通路は、ピストンが下死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されていることにある。
【００１５】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、排気シリンダ連通路がピストンが上死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されているとともに、吸気シリンダ連通路がピストンが下死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されているため、シリンダ部内に最大量の空気を流入させて最大の圧縮率で圧縮することができ大きな制動トルクを発生させることができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による空気の圧縮および同容積の増加による空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、車軸にバックトルクが作用する際に、機関作動機構の作動を制御することによって圧縮膨張機関を作動させて車軸に制動トルクを付与する制御装置とを備え、圧縮膨張機関は、一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に空気室が形成されるシリンダブロックと、シリンダ部内にて直線往復運動して空気室の容積を変化させるピストンと、車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、シリンダブロックは、シリンダ部における常にピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路が形成されており、ピストンは、空気室に連通しつつストローク範囲内で摺動する際に排気シリンダ連通路に連通した後、前記開口部を通過してシリンダ部の外部に露出する位置に形成されたピストン連通路を備えることにある。
【００１７】
このように構成した本発明の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、シリンダブロックおよびピストンにそれぞれ形成した排気シリンダ連通路およびピストン連通路とシリンダ部の内外に対するピストンとの位置関係によってシリンダ部内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部内のピストンの往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る電気自動車用制動トルク発生装置は、ピストン連通路がピストンがストローク範囲内で摺動する際に開口部を通過してシリンダ部の外部に露出する位置に形成されて吸気と排気とが別々の経路で行われるため、排気の仕様を吸気の仕様とは独立して規定することができる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、排気シリンダ連通路は、ピストンが上死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されていることにある。
【００２０】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、排気シリンダ連通路がピストンが上死点に達した際にのみピストン連通路に連通する位置に形成されているため、シリンダ部内に吸気した空気を最大の圧縮率で圧縮することで大きな制動トルクを発生させることができる。
【００２１】
また、本発明の他の特徴は、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、吸排気シリンダ連通路、排気シリンダ連通路および吸気シリンダ連通路のうちの少なくとも１つで構成されるシリンダ連通路およびピストン連通路のうちの少なくとも１つは複数形成されていることにある。
【００２２】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、吸排気シリンダ連通路、排気シリンダ連通路および吸気シリンダ連通路のうちの少なくとも１つで構成されるシリンダ連通路およびピストン連通路のうちの少なくとも１つは複数形成されているため、シリンダ部内に対して迅速に吸気または排気を行うことができるとともに、各連通路に不具合が生じた場合における信頼度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の他の特徴は、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、さらに、シリンダ部内における空気室の気密度を変化させる気密度調整弁を備えることにある。
【００２４】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、電気自動車用制動トルク発生装置は、さらに、シリンダ部内における空気室の気密度を変化させる気密度調整弁を備えているため、シリンダ部内に吸気した空気の圧縮率を任意に変更して必要とする大きさの制動トルクを発生させることができる。この場合、気密度調整弁は、運転者または車両のメンテナンス者による手動操作によってシリンダ部内の空気室の気密度を変化させることができるほか、制御装置によって作動を制御することもできる。
【００２５】
また、本発明の他の特徴によれば、前記電気自動車用制動トルク発生装置において、シリンダブロックは、トランスミッションを収容するトランスミッションケースの一部に形成されていることにある。
【００２６】
このように構成した本発明の他の特徴によれば電気自動車用制動トルク発生装置は、シリンダブロックがトランスミッションを収容するトランスミッションケースの一部に形成されているため、電気自動車の構成を簡単または小型化することができる。この場合、電気自動車用制動トルク発生装置は、シリンダ部内の空気をトランスミッションケースが備えるブリーザに排気するように構成することで電気自動車の構成を簡単または小型化することができる。
【００２７】
また、本発明は、電気自動車用制動トルク発生装置の発明として実施できるばかりでなく、この電気自動車用制動トルク発生装置を備えた電気自動車の発明としても実施できるものである。
【００２８】
具体的には、電気自動車は、車輪に連結された車軸と、車軸を回転駆動させる電動モータと、車輪を制動するブレーキ装置と、請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置とを備えればよい。
【００２９】
これによれば、電気自動車は、上記電気自動車用制動トルク発生装置と同様の作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気自動車用制動トルク発生装置を搭載した電気自動車の全体構成の概略を模式的に示した平面図である。
【図２】図１に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが下死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図３】図１に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積減少工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図４】図１に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが上死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図５】図１に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積増加工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図６】図１に示す第１実施形態の変形例に係る制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが下死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図７】図１に示す第１実施形態の変形例に係る制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが上死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが下死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図９】図８に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積減少工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１０】図８に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが上死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１１】図８に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積増加工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが下死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１３】図１２に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積減少工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１４】図１２に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関のピストンが上死点に達した状態の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１５】図１２に示した制動トルク発生装置を構成する圧縮膨張機関における容積増加工程時の内部構成および作動の様子を模式的に示した断面図である。
【図１６】本発明の変形例に係る制動トルク発生装置をトランスミッションケースに一体的に形成した構成の概略を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電気自動車用制動トルク発生装置およびこの電気自動車用制動トルク発生装置を搭載した電気自動車の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電気自動車用制動トルク発生装置２００（以下、単に「制動トルク発生装置２００」という）を搭載した電気自動車１００の全体のシステム構成を概略的に示すブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。また、各図においては、本発明に直接関わらない部分は適宜省略して表わしている。この制動トルク発生装置２００は、電気自動車１００においてエンジンを駆動源とする自動車のエンジンブレーキに相当する制動トルクを発生させる機械装置であり、ブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄとは別に設けられるものである。
【００３２】
まず、制動トルク発生装置２００が搭載される電気自動車１００について簡単に説明しておく。電気自動車１００は、人や荷物を載せて自力で走行する車両であり、車台１０１を備えている。車台１０１は、電気自動車１００の車体を支える骨格となる部品であり、鋼材などの金属またはエンジニアプラスチックや繊維強化プラスチックなどの樹脂材を枠状に形成して構成されている。図１においては、車台１０１は便宜上電気自動車１００の進行方向に沿って延びる長方形形状に示している。この車台１０１には、前輪車軸１０２ａ、１０２ｂ、後輪車軸１０３ａ，１０３ｂ、トランスミッション１０６、電動モータ１０７、バッテリ１０８および制御装置１１０をそれぞれ備えている。
【００３３】
前輪車軸１０２ａ，１０２ｂおよび後輪車軸１０３ａ，１０３ｂは、２つの前輪である車輪１０４ａ，１０４ｂおよび２つの後輪である車輪１０４ｃ，１０４ｄをそれぞれ保持して車台１０１を支持するための部品であり、車台１０１の車幅方向に延びる金属製の棒状体でそれぞれ構成されている。この場合、前輪車軸１０２ａ，１０２ｂは、差動装置１０６ｃを介して連結されている左右それぞれ１つずつの棒状体の両端部に車輪１０４ａ，１０４ｂが設けられているとともにこれらの車輪１０４ａと車輪１０４ｂとの間にトランスミッション１０６が設けられている。また、後輪車軸１０３ａ，１０３ｂは、車輪１０４ｃ，１０４ｄをそれぞれ保持する各１つずつの棒状体で構成されている。これらの前輪車軸１０２ａ，１０２ｂおよび後輪車軸１０３ａ，１０３ｂは、図示しないサスペンション機構を介して車台１０１にそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
車輪１０４ａ〜１０４ｄは、車台１０１を前方または後方に移動させるために路面上を転動する左右一対の部品であり、金属製のホイールの外側にゴム製のタイヤが取り付けられて構成されている。この場合、前輪である車輪１０４ａ，１０４ｂには、図示しないステアリング機構を介して運転者が操作するハンドルに連結されている。そして、これらの車輪１０４ａ〜１０４ｄには、それぞれブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄが設けられている。
【００３５】
ブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄは、運転者によるブレーキペダル（図示せず）の操作によって車輪１０４ａ〜１０４ｄの各回転の減速または停止させるための機械装置であり、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの摩擦ブレーキによってそれぞれ構成されている。なお、これらのブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄは、摩擦ブレーキなどの機械的ブレーキに代えてまたは加えて電気エネルギを回収する電気的な回生ブレーキを備えて構成してもよいことは当然である。
【００３６】
トランスミッション１０６は、電動モータ１０７の回転を減速して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに伝達するための機械装置であり、鋼材やアルミニウム材などの金属またはエンジニアプラスチックや繊維強化プラスチックなどの樹脂材からなるケース１０６ａ内に減速ギア１０６ｂ、差動装置１０６ｃおよび制動トルク発生装置２００をそれぞれ備えて構成されている。減速ギア１０６ｂは、前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに設けられて電動モータ１０７の回転を減速する１段の歯車で構成されている。なお、減速ギア１０６ｂは、複数段の歯車列で構成されていてもよいことは当然である。差動装置１０６ｃは、前輪である車輪１０４ａと車輪１０４ｂとの間の回転差を吸収するための歯車機構であり、前輪車軸１０２ａと前輪車軸１０２ｂとの間に設けられている。なお、トランスミッション１０６は、車輪１０４ａ，１０４ｂを電動モータ１０７が直接駆動する場合には不要である。
【００３７】
電動モータ１０７は、前輪である車輪１０４ａ，１０４ｂをそれぞれ回転駆動させる原動機であるとともに電気自動車１００のバックトルクで発電する発電装置であり、制御装置１１０によって作動が制御される。本実施形態においては、電動モータ１０７は、埋込磁石モータによって構成されているが、他のモータ、例えば、誘導モータ、表面磁石同期モータ、同期リラクタンスモータ、スイッチトリラクタンスモータまたは直流モータで構成することもできる。この電動モータ１０７は、回転駆動軸１０７ａが減速ギア１０６ｂを介して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに連結されているとともに制動トルク発生装置２００に連結されている。
【００３８】
なお、本実施形態においては、電動モータ１０７は、前輪である車輪１０４ａ，１０４ｂを回転駆動させるように構成したが、車輪１０４ａ，１０４ｂに代えて後輪である車輪１０４ｃ，１０４ｄを回転駆動するように構成してもよいし、車輪１０４ａ，１０４ｂに加えて共通の電動モータ１０７でまたは別の電動モータ１０７で回転駆動するように構成してもよい。また、電動モータ１０７は、各車輪１０４ａ〜１０４ｄの各ホイール内に設けた所謂インホイールモータで構成することもできる。
【００３９】
バッテリ１０８は、電動モータ１０７のほか電気自動車１００が備える各種電気機器にそれぞれ電力を供給するための電源装置である。このバッテリ１０８は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池のほか、水素酸素燃料電池、化学電池または金属空気電池など電気を発生させるように構成されていればよく、一次電池であってもよい。本実施形態においては、バッテリ１０８は、二次電池で構成されており、図示しない外部電源（例えば、家庭用１００Ｖ電源または２００Ｖ電源など）から電力の供給を受けて蓄電する。このバッテリ１０８は、インバータ１０８ａを介して電動モータ１０７に電気的に接続されている。
【００４０】
インバータ１０８ａは、バッテリ１０８からの直流を電気自動車１００のアクセルペダル（図示せず）の開度に応じて適切な周波数の交流に変換して電動モータ１０７に流す。また、インバータ１０８ａは、電気自動車１００の減速時に電動モータ１０７で発電した交流を直流に変換してバッテリ１０８に返して充電する電気回路である。
【００４１】
制御装置１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、電動モータ１０７の作動のほか、電気自動車１００の全体の作動を総合的に制御する。この場合、制御装置１１０は、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制動トルク発生プログラム（図示せず）を実行することによって操作子１１１からの指示に基づいて、制動トルク発生装置２００の作動を制御する。
【００４２】
操作子１１１は、運転者が制御装置１１０に対して制動トルク発生装置２００の作動開始または作動停止を指示するための入力装置であり、運転者が手操作または足操作するジョイスティック、トグルスイッチ、押下ボタン、ダイヤル、フットスイッチまたは足踏みペダルなどで構成されている。本実施形態においては、操作子１１１は、電気自動車１００における５つのシフトポジションを選択するシフトレバーで構成されている。この場合、５つのシフトポジションとは、パーキング「Ｐ」、後退「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」、ドライブ「Ｄ」およびロー「Ｌ」であり、このロー「Ｌ」が制動トルク発生装置２００の作動を開始させるポジションでありエンジンを搭載した自動車におけるローギア選択のシフトポジションに相当する。
【００４３】
また、この電気自動車１００は、電気自動車１００の外筐を構成するとともに室内空間を構成するボディ、運転者が着座するシート、運転者が車輪１０４ａ，１０４ｂを操舵するハンドル、運転者が踏み込むことで電動モータ１０７を作動させて電気自動車１００を加速させるアクセルペダルおよび運転者が踏み込むことでブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄを作動させて電気自動車１００を制動するブレーキペダルなどをそれぞれ備えているが本発明に直接関わらないため、それらの説明については省略する。
【００４４】
制動トルク発生装置２００は、図２〜図５にそれぞれ示すように、主として、圧縮膨張機関２１０、気密度調整弁２２０、消音器２２１、クラッチ装置２２２および前記制御装置１１０で構成されている。この場合、圧縮膨張機関２１０、気密度調整弁２２０、消音器２２１、クラッチ装置２２２は、トランスミッション１０６のケース１０６ａ内にそれぞれ設けられている。
【００４５】
圧縮膨張機関２１０は、空気を吸引して圧縮した後に排気する機械装置であり、主として、駆動軸２１１、シリンダブロック２１２、ピストン２１４、連接棒２１７およびクランク２１８をそれぞれ備えて構成されている。
【００４６】
駆動軸２１１は、この圧縮膨張機関２１０を駆動させるための部品であり、金属材または樹脂材を円筒状に形成して構成されている。この場合、駆動軸２１１は、鋼材またはアルミニウム材などの金属材、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）または熱可塑性樹脂（例えば、フッ素樹脂など）などの樹脂材料で構成されている。この駆動軸２１１は、一方の端部がクラッチ装置２２２に接続されるとともに他方の端部がシリンダブロック２１２内に貫通してクランク２１８に連結されている。また、駆動軸２１１の内側には、ベアリングを介して電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａが貫通している。
【００４７】
シリンダブロック２１２は、ピストン２１４、連接棒２１７およびクランク２１８をそれぞれ可動可能な状態で収容する部品であり、シリンダ部２１２ａおよびクランク部２１２ｃを有した中空のブロック体で構成されている。この場合、シリンダブロック２１２は、アルミニウム材などの金属材、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）または熱可塑性樹脂（例えば、フッ素樹脂など）などの樹脂材料で構成することができる。
【００４８】
シリンダ部２１２ａは、ピストン２１４を往復摺動可能に支持するとともにこのピストン２１４とともに空気室２１６を形成する部分であり一方が開口するとともに他方が閉塞する有底円筒状に形成されている。このシリンダ部２１２ａは、吸排気シリンダ連通路２１３が形成されている。
【００４９】
吸排気シリンダ連通路２１３は、シリンダ部２１２ａ内に形成される空気室２１６とシリンダブロック２１２の外部である大気中とを連通させて空気を吸排気させるための部分であり、シリンダ部２１２ａの側面を貫通してシリンダ部２１２ａに開口する貫通孔によって構成されている。この吸排気シリンダ連通路２１３は、ピストン２１４が下死点に達した際にのみシリンダ部２１２ａ内に連通する位置に形成されている。
【００５０】
また、吸排気シリンダ連通路２１３は、本実施形態においては、２つの貫通孔がピストン２１４を介して互いに対向する位置に形成されて構成されている。また、これら２つの吸排気シリンダ連通路２１３は、それぞれ連絡管２１３ａを介して大気に連通している。この場合、吸排気シリンダ連通路２１３または連絡管２１３ａは、導入する外気からチリ、ホコリまたは水などの各種異物を除去するフィルタを備えるようにしてもよい。
【００５１】
また、このシリンダ部２１２ａは、前記一方の端部である開口部２１２ｂにクランク部２１２ｃが一体的に形成されるとともに、他方の端部に気密度調整管２１９が設けられている。クランク部２１２ｃは、電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａおよび駆動軸２１１がそれぞれ貫通するとともにこれらの回転駆動軸１０７ａおよび駆動軸２１１の軸芯を中心にクランク２１８が回転運動する部分であり、シリンダ部２１２ａに連通した状態で同シリンダ部２１２ａに直交する円筒状に形成されている。このクランク部２１２ｃは、図示しない貫通孔を介してシリンダブロック２１２の外部の大気に連通している。
【００５２】
ピストン２１４は、シリンダ部２１２ａ内を往復摺動するとともに前記シリンダ部２１２ａとともに空気室２１６を形成する部品であり、シリンダブロック２１２と同様の金属材または樹脂材を円柱状に形成して構成されている。このピストン２１４には、ピストン連通路２１５が形成されている。
【００５３】
ピストン連通路２１５は、空気室２１６に連通しつつ吸排気シリンダ連通路２１３に連通することで空気室２１６内の空気を吸排気シリンダ連通路２１３に導くための部分であり、ピストン２１４内を貫通する貫通孔によって構成されている。具体的には、ピストン連通路２１５は、ピストン２１４の側面に開口して２つの吸排気シリンダ連通路２１３にそれぞれ連通する側面連通路２１５ａとピストン２１４の先端面に開口して側面連通路２１５ａに連通する空気室連通路２１５ｂとで構成されている。この場合、側面連通路２１５ａは、ピストン２１４が上死点に達した際に吸排気シリンダ連通路２１３に連通する位置に形成されている。
【００５４】
空気室２１６は、吸排気シリンダ連通路２１３を介して大気中から導入した空気を圧縮または膨張させるための空間であり、ピストン２１４の往復変位によって容積が減少または増加する。この空気室２１６は、吸排気シリンダ連通路２１３および気密度調整管２１９を介して大気と連通している。
【００５５】
連接棒２１７は、クランク２１８との連動によってピストン２１４の往復直線運動を回転運動へ変換する部品であり、シリンダブロック２１２と同様の金属材または樹脂材を棒状に形成して構成されている。クランク２１８は、連接棒２１７との連動によってピストン２１４の往復直線運動を回転運動へ変換する部品であり、シリンダブロック２１２と同様の金属材または樹脂材を棒状に形成して構成されている。これらの連接棒２１７とクランク２１８とが、本発明に係るクランク機構に相当する。
【００５６】
気密度調整管２１９は、シリンダ部２１２ａ内を大気に連通させるための管路を構成する部品であり、シリンダ部２１２ａにおける開口部２１２ｂとは反対側の閉塞されている側の端面に外側に延びて形成されている。この場合、気密度調整管２１９は、シリンダブロック２１２に対して一体的または別体で構成することができる。また、気密度調整管２１９は、シリンダブロック２１２と同様の金属材または樹脂材で構成されている。この気密度調整管２１９には、気密度調整弁２２０および消音器２２１がそれぞれ設けられている。
【００５７】
気密度調整弁２２０は、気密度調整管２１９内を流通する空気の流量を加減することで空気室２１６の気密度を調整するための器具であり、主として弁体２２０ａおよび開閉アクチュエータ２２０ｂをそれぞれ備えて構成されている。弁体２２０ａは、気密度調整管２１９内を全開から全閉までの間で開度を増減させる部品である。この弁体２２０ａは、本実施形態においては図２において破線矢印で示すように左右方向に往復変位するシャッター式の板状に形成されているが、気密度調整管２１９内を塞ぐ板状体、球体または棒体に空気を流通させるための貫通孔を設けて構成することもできる。
【００５８】
開閉アクチュエータ２２０ｂは、気密度調整管２１９内にて弁体２２０ａを進退させるための駆動源であり、制御装置１１０によって作動が制御される。この開閉アクチュエータ２２０ｂは、サーボモータやステップモータなどの電動モータで構成することができる。なお、開閉アクチュエータ２２０ｂは、気密度調整管２１９内において弁体２２０ａを回転させることにより空気の流通量を変化させるように構成することもできる。すなわち、気密度調整弁２２０は、気密度調整管２１９内を流通する空気の流量を調整する電磁弁で構成することができる。
【００５９】
消音器２２１は、気密度調整管２１９から空気を排気する際の音を低減するための器具である。この消音器２２１は、エンジンやコンプレッサなどの排気音を低減する一般的な消音機構、例えば、気密度調整管２１９よりも太い内径の管路内に気密度調整管２１９に接続されて多数の孔を有した管路を設けた構造で構成されている。
【００６０】
クラッチ装置２２２は、圧縮膨張機関２１０の駆動軸２１１と電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａとの間に配置されて両者間で回転駆動力の伝達状態と遮断状態とを選択的に切り替える装置であり、制御装置１１０によって作動が制御される電磁クラッチで構成されている。これにより、クラッチ装置２２２は、前輪車軸１０２ａ，１０２ｂと圧縮膨張機関２１０と間に設けられて両者間の回転駆動力の伝達状態と遮断状態とを選択的に切り替える。
【００６１】
（制動トルク発生装置２００の作動）
次に、このように構成した制動トルク発生装置２００の作動について説明する。この制動トルク発生装置２００は、電気自動車１００の走行中に運転者による操作子１１１の操作に起因して制御装置１１０によって起動される。したがって、制御装置１１０は、運転者から制動トルク発生装置２００の起動に関する指示がない場合には制動トルク発生装置２００が制動トルクを発生させない状態とする。
【００６２】
具体的には、制御装置１１０は、運転者によって操作子１１１がロー「Ｌ」のシフトポジションに操作されない場合には、クラッチ装置２２２の作動を制御して駆動軸２１１と電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａとを遮断する。これにより、制動トルク発生装置２００は、駆動軸２１１が回転駆動しないため制動トルクが発生しない状態となる。したがって、電気自動車１００は、運転者が操作子１１１をドライブ「Ｄ」のシフトポジションに操作することで前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに制動トルクが作用しない状態で走行することができる。
【００６３】
このような電気自動車１００が走行中において、運転者が制動トルク発生装置２００による制動トルクの発生を望んだ場合には、運転者は操作子１１１をロー「Ｌ」のシフトポジションに操作して制御装置１１０に対して制動トルク発生装置２００の作動の開始を指示する。ここで、運転者が制動トルク発生装置２００による制動トルクの発生を望む場合とは、電気自動車１００におけるバッテリ１０８が満充電の状態で回生ブレーキトルクが期待できない場合のほか、長いまたは急な下り坂の降坂時または高速での走行中にブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄを作動させることなく減速を行いたい場合などにおいて回生ブレーキトルク以上の制動トルクを得たい場合など制動トルクを増大させたい場合である。したがって、制動トルク発生装置２００を作動させて制動トルクを発生させる場合とは、電気自動車１００が走行中であって運転者がアクセルの踏み込みを行なわないまたは弛めた状態で行われることが通常の使用場面である。
【００６４】
前記制動トルク発生装置２００の作動の開始の指示に応答して制御装置１１０は、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶されている制動トルク発生プログラムを実行することにより制動トルク発生装置２００の作動を開始させる。具体的には、制御装置１１０は、クラッチ装置２２２の作動を制御して駆動軸２１１と電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａとを接続して回転駆動軸１０７ａの回転駆動力が駆動軸２１１に伝達される状態とする。これにより、圧縮膨張機関２１０は、車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによる回転駆動力によってピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内で往復摺動を開始する。なお、図２〜図５においては、クランク２１８の回転駆動方向を破線矢印で示している。
【００６５】
この場合、制御装置１１０は、運転者によって予め指示された制動トルクの大きさに応じて気密度調整弁２２０の作動を制御して気密度調整管２１９内での開度を全閉状態から全開状態までの範囲で規定する。例えば、制御装置１１０は、運転者が最大の制動トルクの発生を指示した場合には気密度調整弁２２０の作動を制御して気密度調整管２１９内での開度を０％の全閉状態とする。また、制御装置１１０は、運転者が最小の制動トルクの発生を支持した場合には気密度調整弁２２０の作動を制御して気密度調整管２１９内での開度を１００％の全開状態とする。
【００６６】
圧縮膨張機関２１０は、図２に示すように、作動を開始してピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において下死点に位置する場合においては吸排気シリンダ連通路２１３が空気室２１６に開口して連通するため、空気室２１６内に連絡管２１３ａを介して外気が導入される（破線矢印参照）。次に、圧縮膨張機関２１０は、図３に示すように、ピストン２１４が上死点に向かうことで空気室２１６の容積を減少させる容積減少工程においては、吸排気シリンダ連通路２１３がピストン２１４によって塞がれるとともに空気室２１６内の空気が圧縮される。
【００６７】
この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって圧縮されるが、この圧縮によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２１０は、空気の圧縮工程で制動トルクを発生させる。また、ピストン２１４内に形成されたピストン連通路２１５内の空気についてもピストン連通路２１５が空気室２１６と連通しているため空気室２１６内の空気と同様に圧縮される。また、圧縮膨張機関２１０は、気密度調整弁２２０の開度が全閉の場合においては空気室２１６内の空気が気密度調整管２１９を介して大気中に漏れることはない。
【００６８】
次に、圧縮膨張機関２１０は、図４に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において上死点に位置することでピストン連通路２１５における側面連通路２１５ａが吸排気シリンダ連通路２１３に連通するため、空気室２１６内の空気は吸排気シリンダ連通路２１３および連絡管２１３ａを介して大気中に放出される（破線矢印参照）。
【００６９】
次に、圧縮膨張機関２１０は、図５に示すように、ピストン２１４が下死点に向かうことで空気室２１６の容積が増加する容積増加工程においては、空気室２１６内に残った空気が膨張して空気室２１６内の圧力は低下する。この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって膨張されるが、この膨張によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２１０は、空気の膨張工程で制動トルクを発生させる。そして、圧縮膨張機関２１０は、図２に示すように、ピストン２１４が再び下死点に位置することで吸排気シリンダ連通路２１３が空気室２１６に連通して空気室２１６内に外気が導入される。
【００７０】
圧縮膨張機関２１０は、これらの圧縮工程と膨張行程とを繰り返し実行することで制動トルクを断続的に発生させる。圧縮膨張機関２１０が発生させた制動トルクは、回転駆動軸１０７ａ、減速ギア１０６ｂおよび差動装置１０６ｃを介して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに伝達される。すなわち、制御装置１１０は、制御装置１１０に予め設定された開度に従って気密度調整弁２２０の開度を制御することで回転駆動軸１０７ａに制動トルクを作用させることができる。これにより、運転者は、電気自動車１００に制動トルクを作用させることができる。
【００７１】
なお、圧縮膨張機関２１０は、気密度調整弁２２０の開度が全閉以外の開いた状態で作動する場合においては、空気の圧縮工程において空気室２１６内の空気の一部が気密度調整管２１９を介して大気中に流出するとともに空気の膨張行程において空気室２１６内に大気中の空気が気密度調整管２１９を介して流入するため、発生させる制動トルクの大きさが気密度調整弁２２０の開度に応じて小さくなる。
【００７２】
次に、運転者は、制動トルク発生装置２００による制動トルクの発生を解除した場合には、運転者は操作子１１１をロー「Ｌ」のシフトポジションから他のシフトポジション、例えば、ドライブ「Ｄ」のシフトポジションに操作して制御装置１１０に対して制動トルク発生装置２００の作動の停止を指示する。この指示に応答して制御装置１１０は、クラッチ装置２２２の作動を制御して駆動軸２１１と電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａとを遮断する。これにより、運転者は、電気自動車１００に制動トルクを作用させた状態を解除することができる。すなわち、制動トルク発生装置２００は、操作子１１１がロー「Ｌ」のシフトポジションに位置した状態で車輪１０４ａ，１０４ｂからバックトルクが作用する限り制動トルクを発生させ続けることができる。
【００７３】
上記作動説明からも理解できるように、上記第１実施形態によれば、制動トルク発生装置２００は、シリンダブロック２１２およびピストン２１４にそれぞれ形成した吸排気シリンダ連通路２１３およびピストン連通路２１５とシリンダ部２１２ａ内におけるピストン２１４との位置関係によってシリンダ部２１２ａ内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部２１２ａ内のピストン２１４の往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【００７４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記第１実施形態においては、吸排気シリンダ連通路２１３は、ピストン２１４が下死点に達した際にのみシリンダ部２１２ａ内に連通する位置に形成されている。しかし、吸排気シリンダ連通路２１３は、ピストン２１４の上死点と下死点との間のストローク範囲内の位置で空気室２１６とシリンダブロック２１２の外部とを連通させるように形成されていればよい。したがって、吸排気シリンダ連通路２１３は、ピストン２１４のストローク範囲内における下死点よりも上死点側に形成されていてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態においては、２つの吸排気シリンダ連通路２１３をそれぞれ１つずつの配管で大気に連通するように構成した。しかし、各吸排気シリンダ連通路２１３は、吸気経路および排気経路をそれぞれ別々に備えて構成することもできる。例えば、図６および図７にそれぞれ示すように、圧縮膨張機関２１０は、各吸排気シリンダ連通路２１３に対して２つに分岐する分岐配管２２３をそれぞれ設けるとともに、それぞれ分岐する２つの配管に流入側一方向弁２２４および流出側一方向弁２２５をそれぞれ設ける。
【００７７】
ここで、流入側一方向弁２２４は、大気側から空気室２１６側への空気の流入が可能で空気室２１６側から大気側への空気の流出が不能な一方向弁である。また、流出側一方向弁２２５は、空気室２１６側から大気側への空気の流出が可能で大気側から空気室２１６側への空気の流入が不能な一方向弁である。
【００７８】
このように構成した圧縮膨張機関２１０によれば、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において下死点に位置する場合においては、図６に示すように、空気室２１６には流入側一方向弁２２４からそれぞれ外気が導入される（破線矢印参照）。その後、図７に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において上死点に位置する場合においては、空気室２１６の空気は流出側一方向弁２２５からそれぞれ大気中に放出される（破線矢印参照）。したがって、圧縮膨張機関２１０は、空気室２１６に流入する相対的に冷たい空気と空気室２１６から排出される相対的に暖かい空気とが別経路を流れることで混ざり合うことを防止することができる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る電気自動車用制動トルク発生装置およびこの電気自動車用制動トルク発生装置を搭載した電気自動車の第２実施形態について図８〜図１１を参照しながら説明する。この第２実施形態における電気自動車１００に搭載される制動トルク発生装置２００は、圧縮膨張機関２３０においてシリンダ部２１２ａの空気室２１６内への吸気と排気とを別々の通路で行う点において上記第１実施形態と異なる。したがって、この第２実施形態における制動トルク発生装置２００においては、上記第１実施形態における圧縮膨張機関２１０と異なる部分を中心に説明して、両実施形態において共通する部分や対応する部分については適宜説明を省略する。なお、図８〜図１１においても、クランク２１８の回転駆動方向を破線矢印で示している。
【００８０】
（圧縮膨張機関２３０の構成）
圧縮膨張機関２３０は、図８〜図１１にそれぞれ示すように、シリンダブロック２１２に吸気シリンダ連通路２３１および排気シリンダ連通路２３２がそれぞれ形成されている。また、圧縮膨張機関２３０は、ピストン２１４にピストン連通路２３３が形成されている。
【００８１】
吸気シリンダ連通路２３１は、シリンダ部２１２ａ内に形成される空気室２１６とシリンダブロック２１２の外部である大気中とを連通させて外気を吸気させるための部分であり、シリンダ部２１２ａの側面を貫通して形成されている。この場合、吸気シリンダ連通路２３１は、排気シリンダ連通路２３２よりも開口部２１２ｂ側の位置であってピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通する貫通孔によって構成されている。また、吸気シリンダ連通路２３１は、ピストン２１４が下死点に達した際にのみピストン連通路２３３に連通する位置に形成されている。また、吸気シリンダ連通路２３１は、本変形例においては、２つの貫通孔がピストン２１４を介して互いに対向する位置に形成されている。
【００８２】
排気シリンダ連通路２３２は、シリンダ部２１２ａ内に形成される空気室２１６とシリンダブロック２１２の外部である大気中とを連通させて空気室２１６内の空気を大気中に排気させるための部分であり、シリンダ部２１２ａの側面を貫通して形成されている。この場合、排気シリンダ連通路２３２は、吸気シリンダ連通路２３１よりも気密度調整管２１９側の位置であってピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通する貫通孔によって構成されている。また、排気シリンダ連通路２３２は、ピストン２１４が上死点に達した際にのみピストン連通路２３３に連通する位置に形成されている。また、排気シリンダ連通路２３２は、本変形例においては、２つの貫通孔がピストン２１４を介して互いに対向する位置に形成されている。
【００８３】
ピストン連通路２３３は、空気室２１６に連通しつつ吸気シリンダ連通路２３１および排気シリンダ連通路２３２にそれぞれ連通することで空気室２１６内に対して空気を吸排気するための部分であり、ピストン２１４内を貫通する貫通孔によって構成されている。具体的には、ピストン連通路２３３は、ピストン２１４の側面に開口してそれぞれ２つずつの吸気シリンダ連通路２３１および排気シリンダ連通路２３２にそれぞれ連通する側面連通路２３３ａとピストン２１４の先端面に開口して側面連通路２３３ａに連通する空気室連通路２３３ｂとで構成されている。この場合、側面連通路２３３ａは、ピストン２１４が下死点に達した際に吸気シリンダ連通路２３１に連通する位置に形成されているとともに、ピストン２１４が上死点に達した際に排気シリンダ連通路２３２に連通する位置に形成されている。
【００８４】
（圧縮膨張機関２３０の作動）
このように構成した制動トルク発生装置２００の作動について説明する。圧縮膨張機関２３０は、図８に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において下死点に位置する場合においてはピストン連通路２３３における側面連通路２３３ａが吸気シリンダ連通路２３１に連通するため、空気室２１６内に連絡管２１３ａと同様の図示しない連絡管を介して外気が導入される（破線矢印参照）。次に、圧縮膨張機関２３０は、図９に示すように、ピストン２１４が上死点に向かうことで空気室２１６の容積を減少させる容積減少工程においては、吸気シリンダ連通路２３１がピストン２１４によって塞がれるとともに空気室２１６内の空気が圧縮される。
【００８５】
この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって圧縮されるが、この圧縮によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２３０は、空気の圧縮工程で制動トルクを発生させる。また、ピストン２１４内に形成されたピストン連通路２３３内の空気についてもピストン連通路２３３が空気室２１６と連通しているため空気室２１６内の空気と同様に圧縮される。
【００８６】
次に、圧縮膨張機関２３０は、図１０に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において上死点に位置することでピストン連通路２３３における側面連通路２３３ａが排気シリンダ連通路２３２に連通するため、空気室２１６内の空気は排気シリンダ連通路２３２および連絡管２１３ａと同様の図示しない連絡管を介して大気中に放出される（破線矢印参照）。
【００８７】
次に、圧縮膨張機関２３０は、図１１に示すように、ピストン２１４が下死点に向かうことで空気室２１６の容積が増加する容積増加工程においては、空気室２１６内に残った空気が膨張して空気室２１６内の圧力は低下する。この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって膨張されるが、この膨張によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２３０は、空気の膨張工程で制動トルクを発生させる。そして、圧縮膨張機関２３０は、図８に示すように、ピストン２１４が再び下死点に位置することでピストン連通路２３３の側面連通路２３３ａが吸気シリンダ連通路２３１に連通して空気室２１６内に外気が導入される。
【００８８】
圧縮膨張機関２３０は、これらの圧縮工程と膨張行程とを繰り返し実行することで制動トルクを断続的に発生させる。圧縮膨張機関２３０が発生させた制動トルクは、回転駆動軸１０７ａ、減速ギア１０６ｂおよび差動装置１０６ｃを介して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに伝達される。すなわち、制御装置１１０は、制御装置１１０に予め設定された開度に従って気密度調整弁２２０の開度を制御することで回転駆動軸１０７ａに制動トルクを作用させることができる。これにより、運転者は、電気自動車１００に制動トルクを作用させることができる。
【００８９】
上記作動説明からも理解できるように、上記第２実施形態によれば、制動トルク発生装置２００は、シリンダブロック２１２およびピストン２１４にそれぞれ形成した吸気シリンダ連通路２３１、排気シリンダ連通路２３２およびピストン連通路２３３とシリンダ部２１２ａ内におけるピストン２１４との位置関係によってシリンダ部２１２ａ内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部２１２ａ内のピストン２１４の往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【００９０】
また、上記第２実施形態に係る制動トルク発生装置２００は、ピストン連通路２３３が吸気シリンダ連通路２３１に連通することでシリンダ部２１２ａ内に吸気が行なわれるとともにピストン連通路２３３が排気シリンダ連通路２３２に連通することでシリンダ部２１２ａ内の排気が行なわれるため、吸気の仕様および排気の仕様をそれぞれ独立して規定することができる。また、制動トルク発生装置２００は、吸気と排気とが別々のシリンダ連通路で行われるため、吸気路または排気路に特有の設備を設けることができる。例えば、吸気シリンダ連通路２３１には、導入する空気からチリ、ホコリまたは水などの各種異物を除去するフィルタ（図示せず）を設けることができる。また、排気シリンダ連通路２３２には、排気音を減衰させる消音機（図示せず）を設けることができる。
【００９１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００９２】
例えば、上記第２実施形態においては、吸気シリンダ連通路２３１は、ピストン２１４が下死点に達した際にのみピストン連通路２３３に連通する位置に形成した。また、排気シリンダ連通路２３２は、ピストン２１４が上死点に達した際にのみピストン連通路２３３に連通する位置に形成されている。しかし、吸気シリンダ連通路２３１は、シリンダ部２１２ａにおける排気シリンダ連通路２３２よりも開口部２１２ｂ側の位置でピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通するように形成されていればよい。また、排気シリンダ連通路２３２は、シリンダ部２１２ａにおける吸気シリンダ連通路２３１よりも気密度調整管２１９側の位置でピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通するように形成されていればよい。したがって、吸気シリンダ連通路２３１は、ピストン２１４のストローク範囲内における下死点よりも上死点側に形成されていてもよい。また、排気シリンダ連通路２３２は、ピストン２１４のストローク範囲内における上死点よりも下死点側に形成されていてもよい。
【００９３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る電気自動車用制動トルク発生装置およびこの電気自動車用制動トルク発生装置を搭載した電気自動車の第３実施形態について図１２〜図１５を参照しながら説明する。この第３実施形態における電気自動車１００に搭載される制動トルク発生装置２００は、圧縮膨張機関２４０においてシリンダ部２１２ａの空気室２１６内への吸気がシリンダ部２１２ａの外部で行われる点において上記第２実施形態と異なる。したがって、この第３実施形態における制動トルク発生装置２００においては、上記第２実施形態における圧縮膨張機関２１０と異なる部分を中心に説明して、両実施形態において共通する部分や対応する部分については適宜説明を省略する。なお、図１２〜図１５においてもクランク２１８の回転駆動方向を破線矢印で示している。
【００９４】
（圧縮膨張機関２４０の構成）
圧縮膨張機関２４０は、図１２〜図１５にそれぞれ示すように、シリンダブロック２１２に排気シリンダ連通路２４１がそれぞれ形成されている。また、圧縮膨張機関２３０は、ピストン２１４にピストン連通路２４２が形成されている。
【００９５】
排気シリンダ連通路２４１は、排気シリンダ連通路２３２と同様に、シリンダ部２１２ａ内に形成される空気室２１６とシリンダブロック２１２の外部である大気中とを連通させて空気室２１６内の空気を大気中に排気させるための部分であり、シリンダ部２１２ａの側面を貫通して形成されている。この場合、排気シリンダ連通路２４１は、ピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通する貫通孔によって構成されている。また、排気シリンダ連通路２４１は、ピストン２１４が上死点に達した際にのみピストン連通路２４２に連通する位置に形成されている。また、排気シリンダ連通路２４１は、本変形例においては、２つの貫通孔がピストン２１４を介して互いに対向する位置に形成されている。
【００９６】
ピストン連通路２４２は、空気室２１６に連通しつつ排気シリンダ連通路２３２およびシリンダ部２１２ａの外部にそれぞれ連通することで空気室２１６内に対して空気を吸排気するための部分であり、ピストン２１４内を貫通する貫通孔によって構成されている。具体的には、ピストン連通路２４２は、ピストン２１４の側面に開口して２つ排気シリンダ連通路２４１にそれぞれ連通する側面連通路２４２ａとピストン２１４の先端面に開口して側面連通路２４２ａに連通する空気室連通路２４２ｂとで構成されている。この場合、側面連通路２４２ａは、ピストン２１４が下死点に達した際にシリンダ部２１２ａの外部であるクランク部２１２ｃ内に露出する位置に形成されているとともに、ピストン２１４が上死点に達した際に排気シリンダ連通路２４１に連通する位置に形成されている。また、クランク部２１２ｃは、通気口２１２ｄによってシリンダブロック２１２の外部の大気と連通している。
【００９７】
（圧縮膨張機関２４０の作動）
このように構成した制動トルク発生装置２００の作動について説明する。圧縮膨張機関２４０は、図１２に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において下死点に位置する場合においてはピストン連通路２３３における側面連通路２３３ａがシリンダ部２１２ａの外部に露出するため、大気に連通するクランク部２１２ｃを介して外気が導入される（破線矢印参照）。次に、圧縮膨張機関２３０は、図１３に示すように、ピストン２１４が上死点に向かうことで空気室２１６の容積を減少させる容積減少工程においては、ピストン連通路２４２がシリンダ部２１２ａによって塞がれるとともに空気室２１６内の空気が圧縮される。
【００９８】
この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって圧縮されるが、この圧縮によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２４０は、空気の圧縮工程で制動トルクを発生させる。また、ピストン２１４内に形成されたピストン連通路２４２内の空気についてもピストン連通路２４２が空気室２１６と連通しているため空気室２１６内の空気と同様に圧縮される。
【００９９】
次に、圧縮膨張機関２４０は、図１４に示すように、ピストン２１４がシリンダ部２１２ａ内において上死点に位置することでピストン連通路２４２における側面連通路２４２ａが排気シリンダ連通路２４１に連通するため、空気室２１６内の空気は排気シリンダ連通路２４１および連絡管２１３ａと同様の図示しない連絡管を介して大気中に放出される（破線矢印参照）。
【０１００】
次に、圧縮膨張機関２４０は、図１５に示すように、ピストン２１４が下死点に向かうことで空気室２１６の容積が増加する容積増加工程においては、空気室２１６内に残った空気が膨張して空気室２１６内の圧力は低下する。この場合、空気室２１６内の空気は車輪１０４ａ，１０４ｂからのバックトルクによって膨張されるが、この膨張によってバックトルクを消耗させる負荷が制動トルクである。すなわち、圧縮膨張機関２４０は、空気の膨張工程で制動トルクを発生させる。そして、圧縮膨張機関２４０は、図１２に示すように、ピストン２１４が再び下死点に位置することでシリンダ部２１２ａの外部に露出するため、大気に連通するクランク部２１２ｃを介して外気が導入される。
【０１０１】
圧縮膨張機関２４０は、これらの圧縮工程と膨張行程とを繰り返し実行することで制動トルクを断続的に発生させる。圧縮膨張機関２４０が発生させた制動トルクは、回転駆動軸１０７ａ、減速ギア１０６ｂおよび差動装置１０６ｃを介して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂに伝達される。すなわち、制御装置１１０は、制御装置１１０に予め設定された開度に従って気密度調整弁２２０の開度を制御することで回転駆動軸１０７ａに制動トルクを作用させることができる。これにより、運転者は、電気自動車１００に制動トルクを作用させることができる。
【０１０２】
上記作動説明からも理解できるように、上記第３実施形態によれば、制動トルク発生装置２００は、シリンダブロック２１２およびピストン２１４にそれぞれ形成した排気シリンダ連通路２４１およびピストン連通路２４２とシリンダ部２１２ａの内外に対するピストン２１４との位置関係によってシリンダ部２１２ａ内に対して空気の流入または流出が行なわれるため、シリンダ部２１２ａ内のピストン２１４の往復摺動に同期させる流量調整弁を必ずしも必要とすることなく大きな制動トルクを効率的に発生させることができる。
【０１０３】
また、本発明に係る制動トルク発生装置２００は、ピストン連通路２４２がピストン２１４がストローク範囲内で摺動する際に開口部２１２ｂを通過してシリンダ部２１２ａの外部に露出する位置に形成されて吸気と排気とが別々の経路で行われるため、排気の仕様を吸気の仕様とは独立して規定することができる。
【０１０４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１０５】
例えば、上記第３実施形態においては、排気シリンダ連通路２４１は、ピストン２１４が上死点に達した際にのみピストン連通路２４２に連通する位置に形成されている。しかし、排気シリンダ連通路２４１は、ピストン２１４が常に摺動する摺動面に開口しつつシリンダブロック２１２の外部に連通するように形成されていればよい。したがって、排気シリンダ連通路２４１は、ピストン２１４のストローク範囲内における上死点よりも下死点側に形成されていてもよい。
【０１０６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１実施形態、上記第２実施形態および第３実施形態の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例において、上記各実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１０７】
例えば、上記各実施形態における制動トルク発生装置２００は、吸排気シリンダ連通路２１３、吸気シリンダ連通路２３１、排気シリンダ連通路２３２および排気シリンダ連通路２４１は、それぞれピストン２１４を介して対向配置される２つの貫通孔で構成した。しかし、吸排気シリンダ連通路２１３、吸気シリンダ連通路２３１、排気シリンダ連通路２３２および排気シリンダ連通路２４１は、それぞれ少なくとも１つずつ形成されていればよく、３つ以上に形成されていてよい。
【０１０８】
また、上記各実施形態における制動トルク発生装置２００は、気密度調整管２１９および気密度調整弁２２０をそれぞれ備えて構成した。しかし、制動トルク発生装置２００は、気密度調整管２１９および気密度調整弁２２０をそれぞれ省略して構成することもできる。
【０１０９】
また、上記各実施形態における制動トルク発生装置２００は、トランスミッション１０６のケース１０６ａ内に配置した。しかし、制動トルク発生装置２００は、トランスミッション１０６のケース１０６ａの一部を利用して構成することができる。具体的には、制動トルク発生装置２００は、図１６に示すように、トランスミッション１０６のケース１０６ａの一部に上記第２実施形態における圧縮膨張機関２３０と同様の圧縮膨張機関２５０を形成する。
【０１１０】
この圧縮膨張機関２５０は、トランスミッション１０６のケース１０６ａの一部にシリンダブロック２１２に相当するシリンダ２５１を形成する。この場合、シリンダ２５１は、トランスミッション１０６のケース１０６ａの一部にシリンダ部２１２ａに相当するシリンダ部２５１ａが形成されるがクランク部２１２ｃに相当する部分は不要である。
【０１１１】
また、シリンダ部２５１ａには、上記第２実施形態における吸気シリンダ連通路２３１に相当する吸気シリンダ連通路２５２をケース１０６ａの外部に連通するように形成する。また、シリンダ部２５１ａには、上記第２実施形態における排気シリンダ連通路２３２に相当する排気シリンダ連通路２５３をケース１０６ａに形成された消音機構としてのブリーザ１０９に連通するように形成する。なお、排気シリンダ連通路２５３は、ケース１０６ａの外部に直接連通するように形成することもできる。
【０１１２】
これによれば、制動トルク発生装置２００は、シリンダ２５１におけるシリンダ部２５１ａがトランスミッション１０６を収容するケース１０６ａの一部に形成されているため、電気自動車１００の構成を簡単または小型化することができる。なお、図１６においてはトランスミッション１０６の図示を省略している。
【０１１３】
また、制動トルク発生装置２００は、トランスミッション１０６のケース１０６ａの外に設けることもできる。
【０１１４】
また、上記各実施形態においては、制動トルク発生装置２００は、制動トルクの発生を望まない場合においては、クラッチ装置２２２の作動を制御して駆動軸２１１と電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａとを遮断するように構成した。すなわち、クラッチ装置２２２は、本発明に係る機関作動機構に相当する。
【０１１５】
しかし、制動トルク発生装置２００は、クラッチ装置２２２を遮断状態とする制御に代えて、気密度調整弁２２０の作動を制御して気密度調整管２１９内での開度を全開または全閉することで制動トルク発生装置２００の起動または停止を制御することもできる。この場合、制動トルク発生装置２００は、クラッチ装置２２２を省略して構成することができる。すなわち、気密度調整弁２２０は、本発明に係る機関作動機構として機能させることもできる。この機関作動機構は、圧縮膨張機関２１０の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせるように構成されていればよく、必ずしも上記各実施形態に限定されるものはない。
【０１１６】
また、上記各実施形態においては、制動トルク発生装置２００は、１つの圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０を備えて構成した。しかし、制動トルク発生装置２００は、２つ以上の圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０を備えて構成することもできる。これによれば、制動トルク発生装置２００は、より大きな制動トルクを発生させることができる。
【０１１７】
また、上記各実施形態においては、制動トルク発生装置２００は、圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０をトランスミッション１０６のケース１０６ａ内にて電動モータ１０７の回転駆動軸１０７ａにクラッチ装置２２２を介して連結した。しかし、制動トルク発生装置２００は、前輪車軸１０２ａ，１０２ｂおよび／または後輪車軸１０３ａ，１０３ｂに圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０を連結して構成することもできる。
【０１１８】
また、上記各実施形態においては、制動トルク発生装置２００は、操作子１１１が「Ｌ」のシフトポジションに操作されることで作動が開始するように構成した。しかし、制動トルク発生装置２００は、操作子１１１が「Ｄ」のシフトポジションに位置した状態であっても作動が開始するように構成することができる。例えば、制動トルク発生装置２００は、制動トルク発生装置２００の作動を開始させるための操作子を別に設けてもよいし、ブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄの温度を監視して同温度が所定温度以上になった場合にブレーキ装置１０５ａ〜１０５ｄの作動とともに作動するように構成することもできる。
【０１１９】
例えば、図１の破線で示すように、制動トルク発生装置２００は、操作子１１１の操作によるシフトチェンジに連動した作動の開始または停止の制御に代えてまたは加えて運転者による直接的な操作によって制動トルク発生装置２００の作動の開始または停止を制御装置１１０に指示する操作子１１２を備えて構成することができる。この場合、操作子１１２は、運転者による回動操作によって圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０の作動の開始または停止および気密度調整弁２２０の開度を所望する開度に連続的または段階的に設定することができるダイヤル式で構成することができる。
【０１２０】
これにより、制御装置１１０は、運転者が操作子１１２を操作することによってシフトポジションの位置に拘らず、クラッチ装置２２２の作動を制御して前輪車軸１０２ａ，１０２ｂと圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０とを回転駆動力の伝達状態と遮断状態とを選択的に切り替えて制動トルクを発生または消滅させることができる。この場合、制御装置１１０は、操作子１１２の回動量に応じて気密度調整弁２２０の開度を増減することにより、運転者が所望する制動トルクを発生させることができる。なお、操作子１１２は、必ずしも気密度調整弁２２０の開度を増減させる機能を有する必要はなく、単に圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０の作動の開始または停止のみを指示可能に構成することができることは当然である。
【０１２１】
また、上記第１実施形態においては、電気自動車１００は、バッテリ１０８に蓄電した電力によって電動モータ１０７を駆動するように構成した。しかし、電気自動車１００は、電動モータ１０７を駆動源とする自走式車両に広く適用することができる。したがって、電気自動車１００は、燃料電池から出力される電力によって電動モータ１０７を駆動する燃料電池車であってもよいし、電動モータ１０７を補助的な駆動源とする自走式車両、例えば、エンジンを主な駆動源とするとともに電動モータ１０７を補助的な駆動源とするハイブリット車で構成することもできる。
【０１２２】
また、上記各実施形態においては、制動トルク発生装置２００は、運転者による操作子１１１の操作によって作動を開始または停止するように構成した。しかし、制動トルク発生装置２００は、運転者によるアクセル操作に応じて自動的に作動を開始または停止するように構成することができる。
【０１２３】
例えば、電気自動車１００は、図示しないアクセルの操作に応じて制御装置１１０が圧縮膨張機関２１０，２３０，２４０の作動を開始または停止するように構成することができる。ここで、アクセルは、制御装置１１０に対して電動モータ１０７の回転駆動量を指示して電気自動車１００を加速させるための加速指示装置であり、足踏み式のペダルで構成されている。なお、このアクセルは、足踏み式のペダル以外の構成、例えば、棒状のハンドルを軸回りに回動させるタイプで構成してもよいことは当然である。
【０１２４】
そして、制御装置１１０は、電気自動車１００が走行中において運転者によるアクセルへの加速操作の中断（所謂アクセルオフ）を検出した場合には、制動トルク発生装置２００に対して作動の開始を指示する。これにより、制動トルク発生装置２００は、上記第１実施形態におけるシフトポジションをロー「Ｌ」に操作した場合と同じように、クラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることができる。また、制御装置１１０は、制動トルク発生装置２００が作動している場合において運転者によるアクセルへの加速操作が行なわれたこと（所謂アクセルオン）を検出した場合には、制動トルク発生装置２００に対して作動の停止を指示して制動トルクの発生を中断することができる。
【０１２５】
また、制御装置１１０は、バッテリ１０８の充填状態を加味して制動トルク発生装置２００の作動の開始または停止を制御することもできる。例えば、電気自動車１００は、図１の破線で示すように、バッテリ１０８の充電可能量を検出するためにバッテリ１０８の端子電圧を検出して制御装置１１０に出力する充電量検出器１１３を備えて構成することができる。これにより、制御装置１１０は、充電量検出器１１３からの検出信号によってバッテリ１０８の充電可能量を監視してバッテリ１０８の充電可能量が所定以上ある場合においてアクセルへの加速操作の中断（所謂アクセルオフ）を検出した場合には電動モータ１０７を回生させてバッテリ１０８の充電を行う。一方、制御装置１１０は、バッテリ１０８の充電可能量が所定未満の場合（例えば、満充電または満充電に近い状態）においてアクセルへの加速操作の中断（所謂アクセルオフ）を検出した場合には、クラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることができる。
【０１２６】
なお、制動トルク発生装置２００は、運転者のアクセルワークに代えて上記第１実施形態における操作子１１１によるシフトチェンジの際にバッテリ１０８の充電可能量が所定未満の場合にクラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることもできる。また、制動トルク発生装置２００は、電気自動車１００の速度を検出することで減速を検出した際にバッテリ１０８の充電可能量が所定未満の場合にクラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることもできる。
【０１２７】
また、制動トルク発生装置２００は、電気自動車１００が下り坂を走行する場合に自動的に作動の開始または停止するように構成することができる。例えば、電気自動車１００は、地図情報に標高情報を有するまたは自車の現在地の標高を測定することができるナビゲーションシステム（図示せず）を備えて自車の現在地における標高情報を制御装置１１０に出力するように構成することができる。これにより、制御装置１１０は、ナビゲーションシステムから出力される自車の現在位置における標高情報を用いて自車が下り坂を走行しているか否かを判定して自車が所定の勾配以上の下り坂を走行していると判定した場合にクラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることができる。
【０１２８】
なお、電気自動車１００は、自車の傾斜状態に応じた検出信号を制御装置１１０に出力する傾斜センサ（図示せず）を備えて構成することもできる。これによれば、制御装置１１０は、傾斜センサから出力される検出信号を用いて自車の傾斜状態を特定して自車が所定の傾斜状態で走行している、すなわち、自車が所定の勾配以上の下り坂を走行していると判定した場合にクラッチ装置２２２および気密度調整弁２２０の作動を制御して制動トルクを発生させることもできる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００…電気自動車、
１０１…車台、１０２ａ，１０２ｂ…前輪車軸、１０３ａ，１０３ｂ…後輪車軸、１０４ａ〜１０４ｄ…車輪、１０５ａ〜１０５ｄ…ブレーキ装置、１０６…トランスミッション、１０６ａ…ケース、１０６ｂ…減速ギア、１０６ｃ…差動装置、１０７…電動モータ、１０７ａ…回転駆動軸、１０８…バッテリ、１０８ａ…インバータ、１０９…ブリーザ、１１０…制御装置、１１１…操作子、１１２…操作子、１１３…充電量検出器、
２００…制動トルク発生装置、
２１０…圧縮膨張機関、
２１１…駆動軸、２１２…シリンダブロック、２１２ａ…シリンダ部、２１２ｂ…開口部、２１２ｃ…クランク部、２１２ｄ…通気口、２１３…吸排気シリンダ連通路、２１３ａ…連絡管、２１４…ピストン、２１５…ピストン連通路、２１５ａ…側面連通路、２１５ｂ…空気室連通路、２１６…空気室、２１７…連接棒、２１８…クランク、２１９…気密度調整管、２２０…気密度調整弁、２２０ａ…弁体、２２０ｂ…開閉アクチュエータ、２２１…消音器、２２２…クラッチ装置、２２３…分岐配管、２２４…流入側一方向弁、２２５…流出側一方向弁、
２３０…圧縮膨張機関、
２３１…吸気シリンダ連通路、２３２…排気シリンダ連通路、２３３…ピストン連通路、２３３ａ…側面連通路、２３３ｂ…空気室連通路、
２４０…圧縮膨張機関、
２４１…排気シリンダ連通路、２４２…ピストン連通路、２４２ａ…側面連通路、２４２ｂ…空気室連通路、
２５０…圧縮膨張機関、
２５１…シリンダ、２５１ａ…シリンダ部、２５２…吸気シリンダ連通路、２５３…排気シリンダ連通路。
【図１】
2020204368.tif 000003
【図２】
2020204368.tif 000004
【図３】
2020204368.tif 000005
【図４】
2020204368.tif 000006
【図５】
2020204368.tif 000007
【図６】
2020204368.tif 000008
【図７】
2020204368.tif 000009
【図８】
2020204368.tif 000010
【図９】
2020204368.tif 000011
【図１０】
2020204368.tif 000012
【図１１】
2020204368.tif 000013
【図１２】
2020204368.tif 000014
【図１３】
2020204368.tif 000015
【図１４】
2020204368.tif 000016
【図１５】
2020204368.tif 000017
【図１６】
2020204368.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月7日(2019.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記ピストンの上死点と下死点との間のストローク範囲内に形成されて前記空気室と前記シリンダブロックの外部とを連通させる吸排気シリンダ連通路が形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記ストローク範囲内で摺動する際に前記吸排気シリンダ連通路に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記吸排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが下死点に達した際にのみ前記空気室に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項３】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記シリンダ部における常に前記ピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路と、
前記排気シリンダ連通路よりも前記開口部側に形成されて前記摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する吸気シリンダ連通路とがそれぞれ形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記シリンダブロック内における上死点と下死点との間のストローク範囲内で摺動する際に前記排気シリンダ連通路および前記吸気シリンダ通路に交互に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項４】
請求項３に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが上死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されており、
前記吸気シリンダ連通路は、
前記ピストンが下死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項５】
車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、
前記車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による前記空気の圧縮および同容積の増加による前記空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って前記制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、
前記圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて前記制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、
前記車軸にバックトルクが作用する際に、前記機関作動機構の作動を制御することによって前記圧縮膨張機関を作動させて前記車軸に前記制動トルクを付与する制御装置とを備え、
前記圧縮膨張機関は、
一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に前記空気室が形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダ部内にて直線往復運動して前記空気室の容積を変化させるピストンと、
前記車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動を前記ピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、
前記シリンダブロックは、
前記シリンダ部における常に前記ピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつ前記シリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路が形成されており、
前記ピストンは、
前記空気室に連通しつつ前記シリンダブロック内における上死点と下死点との間のストローク範囲内で摺動する際に前記排気シリンダ連通路に連通した後、前記開口部を通過して前記シリンダ部の外部に露出する位置に形成されたピストン連通路を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項６】
請求項５に記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記排気シリンダ連通路は、
前記ピストンが上死点に達した際にのみ前記ピストン連通路に連通する位置に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記吸排気シリンダ連通路、前記排気シリンダ連通路および前記吸気シリンダ連通路のうちの少なくとも１つで構成されるシリンダ連通路および前記ピストン連通路のうちの少なくとも１つは複数形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、さらに、
前記シリンダ部内における前記空気室の気密度を変化させる気密度調整弁を備えることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置において、
前記シリンダブロックは、
トランスミッションを収容するトランスミッションケースの一部に形成されていることを特徴とする電気自動車用制動トルク発生装置。
【請求項１０】
車輪に連結された車軸と、
前記車軸を回転駆動させる電動モータと、
前記車輪を制動するブレーキ装置と、
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載した電気自動車用制動トルク発生装置とを備えることを特徴とする電気自動車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による空気の圧縮および同容積の増加による空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、車軸にバックトルクが作用する際に、機関作動機構の作動を制御することによって圧縮膨張機関を作動させて車軸に制動トルクを付与する制御装置とを備え、圧縮膨張機関は、一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に空気室が形成されるシリンダブロックと、シリンダ部内にて直線往復運動して空気室の容積を変化させるピストンと、車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、シリンダブロックは、シリンダ部における常にピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路と、排気シリンダ連通路よりも前記開口部側に形成されて前記摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する吸気シリンダ連通路とがそれぞれ形成されており、ピストンは、空気室に連通しつつシリンダブロック内における上死点と下死点との間のストローク範囲内で摺動する際に排気シリンダ連通路および吸気シリンダ通路に交互に連通する位置に形成されたピストン連通路を備えることにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明の特徴は、車輪が連結されて電動モータによって駆動される車軸に対して制動トルクを付与する電気自動車用制動トルク発生装置であって、車軸に連結されて同車軸からのバックトルクによって空気を導入する空気室の容積の減少による空気の圧縮および同容積の増加による空気の膨張のうちの少なくとも一方を行って制動トルクを発生させる圧縮膨張機関と、圧縮膨張機関の作動を開始または停止させて制動トルクの発生または中断を行なわせる機関作動機構と、車軸にバックトルクが作用する際に、機関作動機構の作動を制御することによって圧縮膨張機関を作動させて車軸に制動トルクを付与する制御装置とを備え、圧縮膨張機関は、一方が閉塞されるとともに他方が開口部を有する有底筒状のシリンダ部内に空気室が形成されるシリンダブロックと、シリンダ部内にて直線往復運動して空気室の容積を変化させるピストンと、車軸からのバックトルクによって回転駆動する駆動軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換するクランク機構とを有し、シリンダブロックは、シリンダ部における常にピストンが直線往復運動する摺動面に開口しつつシリンダブロックの外部に連通する排気シリンダ連通路が形成されており、ピストンは、空気室に連通しつつシリンダブロック内における上死点と下死点との間のストローク範囲内で摺動する際に排気シリンダ連通路に連通した後、前記開口部を通過してシリンダ部の外部に露出する位置に形成されたピストン連通路を備えることにある。