(57)【要約】【課題】圧電発電ユニットの発電効率を向上させる。【解決手段】圧電発電ユニットとしてのアッパーサポートインシュレータ１０は、圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子１２と、圧電素子１２が固定される固定プレート１３と、圧電素子１２を挟んで固定プレート１３と対向して圧電素子１２と間隙をあけて設けられるプレッシャープレート１４と、圧電素子１２とプレッシャープレート１４との間に設けられ、プレッシャープレート１４に作用する圧力を圧電素子１２に伝達する圧力分散部材１５ａと、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力によって発電する圧電発電ユニットであって、
圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子と、
前記圧電素子が固定される第一の部材と、
前記圧電素子を挟んで前記第一の部材と対向して前記圧電素子と間隙をあけて設けられる第二の部材と、
前記圧電素子と前記第二の部材との間に設けられ、前記第二の部材に作用する圧力を前記圧電素子に伝達する弾性部材と、を備えることを特徴とする圧電発電ユニット。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記圧電素子と前記第二の部材との間に設けられ前記第二の部材から前記圧電素子に作用する圧力を分散させる圧力分散部材と、前記圧電素子と前記第二の部材とを取り囲むモールド部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電発電ユニット。
【請求項３】
前記圧電素子と前記第二の部材との互いに対向する面の少なくともいずれか一方は、凸の曲面状に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電発電ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の圧電発電ユニットが、両端に設けられて他の部材に取り付けられる一対の取付部の少なくともいずれか一方に適用されることを特徴とする緩衝器。
【請求項５】
緩衝器と、前記緩衝器と並列に設けられるスプリングと、を備える懸架装置であって、
前記緩衝器は、両端に設けられ他の部材に取り付けられる一対の取付部と、前記スプリングの両端部が各々当接する一対の当接部と、を有し、
請求項１から３のいずれか一つに記載の圧電発電ユニットが、前記一対の取付部と前記一対の当接部と、の少なくとも一箇所に適用されることを特徴とする懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力によって発電する圧電発電ユニット、及び圧電発電ユニットを用いた緩衝器、懸架装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子を用いて発電する圧電発電ユニットが用いられている。特許文献１には、車輪振動及びエンジン振動によって圧電セラミックを直接殴打して発電する圧電発電装置が開示されている。この圧電発電装置では、弾性支持体で支持された鋼球が振動によって上下動し、上下に設けられた圧電セラミックス体に衝突することで、発電を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１２３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の圧電発電装置では、圧電セラミックス体に衝突する鋼球の当接面積が小さいため、発電量を大きくすることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、圧電発電ユニットの発電効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧力によって発電する圧電発電ユニットであって、圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子と、前記圧電素子が固定される第一の部材と、前記圧電素子を挟んで前記第一の部材と対向して前記圧電素子と間隙をあけて設けられる第二の部材と、前記圧電素子と前記第二の部材との間に設けられ、前記第二の部材に作用する圧力を前記圧電素子に伝達する弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第二の部材が圧電素子に近接しようとすることによって作用する圧力は、弾性部材を介して圧電素子に伝達されるため、第二の部材から圧電素子に作用する圧力を分散させることができる。したがって、圧電素子の圧力が作用する面積を大きくできるため、圧電発電ユニットの発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一から第三の実施の形態に係る圧電発電ユニットが適用される懸架装置の斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのアッパーサポートインシュレータの斜視図である。
【図３】図２におけるアッパーサポートインシュレータの中心軸とハーネスの中心線とを含む平面の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのスプリングインシュレータの斜視図である。
【図５】図４におけるスプリングインシュレータの中心軸とハーネスの中心線とを含む平面の断面図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのロアブッシュの斜視図である。
【図７】図６におけるロアブッシュの中心軸とハーネスの中心線に対して垂直に交差する直線とを含む平面の断面図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしての支持ブラケットがマフラーを支持した状態の斜視図である。
【図９】支持ブラケットの正面の断面図である。
【図１０】支持ブラケットの側面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
まず、図１を参照して、本発明の第一から第三の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのアッパーサポートインシュレータ１０，スプリングインシュレータ２０，及びロアブッシュ３０が適用される懸架装置１について説明する。
【００１１】
懸架装置１は、車体（図示省略）と車輪（図示省略）との間に介装されるストラット式サスペンションである。懸架装置１は、車体と車輪との相対移動を減衰する減衰力を発生する緩衝器２と、緩衝器２と並列に設けられて復元力を発生するスプリング５と、を備える。
【００１２】
緩衝器２は、作動油が封入されるシリンダ３と、シリンダ３内に摺動自在に挿入されるピストン（図示省略）と、ピストンに連結されてシリンダ３に対して進退自在に挿入されるピストンロッド４と、を備える。緩衝器２は、シリンダ３の端部が車輪側のロアアーム（図示省略）に取り付けられピストンロッド４の端部が車体に取り付けられる正立式である。緩衝器２は、シリンダ３に対してピストンロッド４が軸方向に相対移動すると、所定の減衰力を発揮する。
【００１３】
スプリング５は、シリンダ３の外周に設けられる当接部としてのロアスプリングシート３ａとピストンロッド４の外周に設けられる当接部としてのアッパースプリングシート４ａとの間に設けられる。本実施の形態では、スプリング５の上下両端は平坦に加工されているが、上下両端が平坦に加工されてないスプリングであってもよい。
【００１４】
懸架装置１は、ピストンロッド４の車体側への取付部に設けられるアッパーサポートインシュレータ１０と、スプリング５の上下端に設けられる一対のスプリングインシュレータ２０と、シリンダ３の車輪側のロアアームへの取付部に設けられるロアブッシュ３０と、を備える。以下、それぞれについて図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第一の実施の形態）
以下、図２及び図３を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのアッパーサポートインシュレータ１０について説明する。
【００１６】
図２に示すように、アッパーサポートインシュレータ１０は、略円筒状に形成される。アッパーサポートインシュレータ１０は、本体部１１と、本体部１１にハーネス１０ａを介して接続され、本体部１１が圧力によって発電する電力を出力するコネクタ１０ｂと、を有する。
【００１７】
図３に示すように、本体部１１は、圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子１２と、圧電素子１２が固定される第一の部材としての固定プレート１３と、圧電素子１２を挟んで固定プレート１３と対向して圧電素子１２と間隙をあけて設けられ、圧力が作用すると圧電素子１２に近接しようとする第二の部材としてのプレッシャープレート１４と、圧電素子１２とプレッシャープレート１４との間に設けられ、プレッシャープレート１４が圧電素子１２に近接しようとすることによって作用する圧力を圧電素子１２に伝達する弾性部材としての本体モールド部１５と、を備える。
【００１８】
圧電素子１２は、圧電体に加えられた圧力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子である。圧電素子１２は、環状の平板状に形成され、その内周に固定プレート１３の後述する突出部１３ｂが挿通する貫通孔１２ａを有する。圧電素子１２の一方の面は、固定プレート１３に当接して固定される。圧電素子１２の他方の面は、本体モールド部１５の後述する圧力分散部材１５ａに当接する。
【００１９】
固定プレート１３は、環状の平板部１３ａと、平板部１３ａの内周から立設される突出部１３ｂと、を有する。固定プレート１３は、プレッシャープレート１４から圧電素子１２に作用する圧力が逃げないように圧電素子１２を保持する。
【００２０】
平板部１３ａは、アッパースプリングシート４ａに当接する（図１参照）。突出部１３ｂは、圧電素子１２が設けられる側に突出する。突出部１３ｂは、圧電素子１２の貫通孔１２ａと比較して小径に形成される。突出部１３ｂの中心には、車体側への取り付け用のボルト１ａ（図１参照）が挿通する貫通孔１３ｃが形成される。
【００２１】
プレッシャープレート１４は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２と当接する環状の押圧部１４ａと、押圧部１４ａの外周から円筒状に立設される円筒部１４ｂと、円筒部１４ｂの端部から折り返される鍔部１４ｃと、を有する。
【００２２】
押圧部１４ａは、圧電素子１２と略同径の環状に形成される。押圧部１４ａの断面形状は、圧電素子１２に向かって凸の曲面状に形成される。これにより、押圧部１４ａから圧電素子１２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。押圧部１４ａの内周には、固定プレート１３の突出部１３ｂが挿通する貫通孔１４ｄが形成される。貫通孔１４ｄは、圧電素子１２の貫通孔１２ａと略同径に形成される。
【００２３】
なお、押圧部１４ａを曲面状に形成するのに代えて、圧電素子１２を押圧部１４ａに向かって凸の曲面状に形成してもよい。押圧部１４ａを圧電素子１２に向かって凸の曲面状に形成するとともに、圧電素子１２を押圧部１４ａに向かって凸の曲面状に形成してもよい。押圧部１４ａを圧電素子１２に向かって凹の曲面状に形成するとともに、圧電素子１２を押圧部１４ａに向かって凸の曲面状に形成してもよい。押圧部１４ａを圧電素子１２に向かって凸の曲面状に形成するとともに、圧電素子１２を押圧部１４ａに向かって凹の曲面状に形成してもよい。このように、圧電素子１２と押圧部１４ａとの少なくともいずれか一方が曲面状に形成されれば、押圧部１４ａから圧電素子１２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。
【００２４】
円筒部１４ｂは、押圧部１４ａの外周からアッパーサポートインシュレータ１０の軸方向に延設される。
【００２５】
鍔部１４ｃは、本体モールド部１５の外形に沿うように円筒部１４ｂの端部から折り返される。鍔部１４ｃは、本体モールド部１５を挟んで車体側の取付部と対峙する。これにより、車体側からアッパーサポートインシュレータ１０に作用する圧力は、鍔部１４ｃから円筒部１４ｂと押圧部１４ａとを通じて圧電素子１２に伝達される。
【００２６】
本体モールド部１５は、圧電素子１２とプレッシャープレート１４とを取り囲むように一体にモールドして形成される。本体モールド部１５は、圧電素子１２とプレッシャープレート１４との間に設けられプレッシャープレート１４から圧電素子１２に作用する圧力を分散させる圧力分散部材１５ａと、圧電素子１２とプレッシャープレート１４とを取り囲むモールド部材１５ｂと、を有する。
【００２７】
圧力分散部材１５ａは、押圧部１４ａから作用する圧力を、より広い範囲に分散させて圧電素子１２に伝達する弾性体である。圧力分散部材１５ａは、外径と内径とが圧電素子１２と略同一の環状に形成される。
【００２８】
圧力分散部材１５ａは、円環状に線接触する押圧部１４ａから作用する圧力を分散させて、圧電素子１２に局所的に大きな圧力が作用しないようにする。これにより、圧電素子１２の圧力が作用する面積を大きくできるとともに、圧電素子１２を保護することができる。
【００２９】
モールド部材１５ｂは、アッパーサポートインシュレータ１０の外形を形成する。モールド部材１５ｂは、ゴム等の弾性を有する樹脂によって形成される。モールド部材１５ｂは、圧電素子１２を備えない通常のアッパーサポートインシュレータと同様の形状に形成される。
【００３０】
なお、圧力分散部材１５ａとモールド部材１５ｂとを別々に設けずに、モールド部材１５ｂが、圧電素子１２とプレッシャープレート１４とを取り囲むとともに、圧電素子１２とプレッシャープレート１４との間に入り込むようにしてもよい。
【００３１】
次に、アッパーサポートインシュレータ１０の作用について説明する。
【００３２】
車両が振動して、懸架装置１が外力によって収縮すると、車体側の取付部からモールド部材１５ｂとプレッシャープレート１４と圧力分散部材１５ａとを介して圧電素子１２に圧力が伝達される。圧電素子１２は、作用する圧力を電圧に変換する。
【００３３】
このとき、プレッシャープレート１４が圧電素子１２に近接しようとすることによって作用する圧力は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２に伝達される。圧力分散部材１５ａは、円環状に線接触する押圧部１４ａから作用する圧力を分散させて、圧電素子１２に局所的に大きな圧力が作用しないようにする。したがって、圧電素子１２の圧力が作用する面積を大きくできるため、アッパーサポートインシュレータ１０の発電効率を向上させることができる。
【００３４】
また、押圧部１４ａの断面形状は、圧電素子１２に向かって凸の曲面状に形成されるため、押圧部１４ａから圧電素子１２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。
【００３５】
圧電素子１２が発電した電圧は、ハーネス１０ａ及びコネクタ１０ｂを介してアッパーサポートインシュレータ１０の外部へ出力される。この電圧は、他の圧電発電ユニットから出力された電圧と合わさって、バッテリ等の蓄電装置に充電されたり、車両の電装部品を駆動するのに用いられたりする。したがって、車両の振動によるエネルギを電圧に変換して、エネルギを再利用することができる。
【００３６】
以上の第一の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００３７】
プレッシャープレート１４が圧電素子１２に近接しようとすることによって作用する圧力は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２に伝達されるため、プレッシャープレート１４から圧電素子１２に作用する圧力を分散させることができる。したがって、圧電素子１２の圧力が作用する面積を大きくできるため、アッパーサポートインシュレータ１０の発電効率を向上させることができる。
【００３８】
（第二の実施の形態）
以下、図４及び図５を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのスプリングインシュレータ２０について説明する。なお、以下に示す各実施の形態では、前述した第一の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００３９】
スプリングインシュレータ２０は、スプリング５の下端とロアスプリングシート３ａとの間と、スプリング５の上端とアッパースプリングシート４ａとの間と、に各々設けられる。一対のスプリングインシュレータ２０は同様の構成であるため、ここでは、スプリング５の下端とロアスプリングシート３ａとの間のスプリングインシュレータ２０についてのみ説明する。
【００４０】
図４に示すように、スプリングインシュレータ２０は、略円筒状に形成される。スプリングインシュレータ２０は、本体部２１と、本体部２１にハーネス２０ａを介して接続され、本体部２１が圧力によって発電する電力を出力するコネクタ２０ｂと、を有する。
【００４１】
図５に示すように、本体部２１は、圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子１２と、圧電素子１２が固定される第一の部材としての固定プレート２３と、圧電素子１２を挟んで固定プレート２３と対向して圧電素子１２と間隙をあけて設けられ、圧力が作用すると圧電素子１２に近接しようとする第二の部材としてのプレッシャープレート２４と、圧電素子１２とプレッシャープレート２４との間に設けられ、プレッシャープレート２４が圧電素子１２に近接しようとすることによって作用する圧力を圧電素子１２に伝達する弾性部材としての本体モールド部２５と、を備える。
【００４２】
固定プレート２３は、環状の平板状に形成される。固定プレート２３は、ロアスプリングシート３ａに当接する（図１参照）。固定プレート２３は、プレッシャープレート２４から圧電素子１２に作用する圧力が逃げないように圧電素子１２を保持する。固定プレート２３の中心には、シリンダ３が挿通する貫通孔２３ａが形成される。
【００４３】
プレッシャープレート２４は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２と当接する環状の押圧部２４ａと、押圧部２４ａの内周から円筒状に立設される円筒部２４ｂと、を有する。
【００４４】
押圧部２４ａは、圧電素子１２と略同径の環状に形成される。押圧部２４ａの断面形状は、圧電素子１２に向かって凸の曲面状に形成される。これにより、押圧部２４ａから圧電素子１２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。円筒部２４ｂは、押圧部２４ａの内周からスプリングインシュレータ２０の軸方向に延設される。
【００４５】
なお、押圧部２４ａを、圧電素子１２に向かって凸の曲面状に代えて、圧電素子１２と平行な平面状にしてもよい。図１に示すように、スプリング５の上下両端は平坦に加工されている。そのため、押圧部２４ａは、スプリング５の平坦な端面によって圧電素子１２に平行に押圧される。よって、押圧部２４ａを平面状に形成することで、押圧部２４ａが圧電素子１２に略全面で当接するため、圧電素子１２の発電効率を向上させることができる。
【００４６】
本体モールド部２５は、圧電素子１２とプレッシャープレート２４とを取り囲むように一体にモールドして形成される。本体モールド部２５は、圧電素子１２とプレッシャープレート２４との間に設けられプレッシャープレート２４から圧電素子１２に作用する圧力を分散させる圧力分散部材１５ａと、圧電素子１２とプレッシャープレート２４とを取り囲むモールド部材２５ｂと、を有する。
【００４７】
モールド部材２５ｂは、シリンダ３の外形と略同径に形成されてシリンダ３が挿通する貫通孔２５ｃと、スプリング５の端面が当接する端面２５ｄと、スプリング５の内周に挿入される挿入部２５ｅと、を有する。貫通孔２５ｃは、固定プレート２３の貫通孔２３ａと連続するように同径に形成される。挿入部２５ｅの外径は、スプリング５の内径よりも小さく形成される。
【００４８】
次に、スプリングインシュレータ２０の作用効果について説明する。
【００４９】
車両が振動して、懸架装置１が外力によって収縮すると、スプリング５の端面からモールド部材２５ｂとプレッシャープレート２４と圧力分散部材１５ａとを介して圧電素子１２に圧力が伝達される。圧電素子１２は、作用する圧力を電圧に変換する。
【００５０】
このとき、プレッシャープレート２４が圧電素子１２に近接しようとすることによって作用する圧力は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子に伝達されるため、プレッシャープレート２４から圧電素子１２に作用する圧力を分散させることができる。したがって、圧電素子１２の圧力が作用する面積を大きくできるため、スプリングインシュレータ２０の発電効率を向上させることができる。
【００５１】
（第三の実施の形態）
以下、図６及び図７を参照して、本発明の第三の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしてのロアブッシュ３０について説明する。
【００５２】
図６に示すように、ロアブッシュ３０は、略円筒状に形成される。ロアブッシュ３０は、アイジョイント１ｂ（図１参照）の内周に保持される本体部３１と、本体部３１にハーネス３０ａを介して接続され、本体部３１が圧力によって発電する電力を出力するコネクタ３０ｂと、を有する。
【００５３】
図７に示すように、本体部３１は、圧力を電気エネルギに変換して出力する圧電素子３２と、圧電素子３２が固定される第一の部材としてのアウターカラー３３と、圧電素子３２を挟んでアウターカラー３３と対向して圧電素子３２と間隙をあけて設けられ、圧力が作用すると圧電素子３２に近接しようとする第二の部材としてのインナーカラー３４と、圧電素子３２とインナーカラー３４との間に設けられ、インナーカラー３４が圧電素子３２に近接しようとすることによって作用する圧力を圧電素子３２に伝達する弾性部材としての本体モールド部３５と、を備える。
【００５４】
圧電素子３２は、圧電体に加えられた圧力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子である。圧電素子３２は、円筒状に形成される。これに限らず、圧電素子３２は、平板状の圧電素子を複数並べて筒状にしたものであってもよい。
【００５５】
圧電素子３２の外周面は、アウターカラー３３の内周に当接して固定される。圧電素子３２の内周面は、本体モールド部３５の後述する圧力分散部材３５ａに当接する。
【００５６】
アウターカラー３３は、円筒状の円筒部３３ａと、円筒部３３ａの一方の端部に設けられる鍔部３３ｂと、を有する。アウターカラー３３は、インナーカラー３４から圧電素子３２に作用する圧力が逃げないように圧電素子３２を保持する。
【００５７】
円筒部３３ａは、アイジョイント１ｂの内周に当接する。鍔部３３ｂは、アイジョイント１ｂの外周に設けられ、アイジョイント１ｂの端部に当接する。鍔部３３ｂが設けられることで、図６に示すように、ハーネス３０ａを本体部３１の外部に容易に案内することができる。
【００５８】
インナーカラー３４は、円筒状に形成され、圧力分散部材３５ａを介して圧電素子３２と当接する。インナーカラー３４の内周には、車輪側のロアアームが挿通する。インナーカラー３４の中心軸に沿った断面の形状は、圧電素子３２に向かって凸の曲面状に形成される。これにより、インナーカラー３４から圧電素子３２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。
【００５９】
本体モールド部３５は、圧電素子３２を取り囲むようにアウターカラー３３とインナーカラー３４との間にモールドして形成される。本体モールド部３５は、圧電素子３２とインナーカラー３４との間に設けられインナーカラー３４から圧電素子３２に作用する圧力を分散させる圧力分散部材３５ａと、アウターカラー３３とインナーカラー３４との間に充填されるモールド部材３５ｂと、を有する。
【００６０】
圧力分散部材３５ａは、インナーカラー３４から作用する圧力を、より広い範囲に分散させて圧電素子３２に伝達する弾性体である。圧力分散部材３５ａの内径は、インナーカラー３４の外径よりも大きく形成される。
【００６１】
圧力分散部材３５ａは、インナーカラー３４から作用する圧力を分散させて、圧電素子３２に局所的に大きな圧力が作用しないようにする。これにより、圧電素子３２の圧力が作用する面積を大きくできるとともに、圧電素子３２を保護することができる。
【００６２】
なお、圧力分散部材３５ａとモールド部材３５ｂとを別々に設けずに、モールド部材３５ｂが、アウターカラー３３とインナーカラー３４との間に充填されるとともに、圧電素子３２の内周に入り込むようにしてもよい。
【００６３】
次に、ロアブッシュ３０の作用効果について説明する。
【００６４】
車両が振動して、車輪が車体に対して相対運動をすると、ロアアームとともにインナーカラー３４が揺動する。インナーカラー３４が揺動すると、モールド部材３５ｂと圧力分散部材３５ａとを介して圧電素子３２に圧力が伝達される。圧電素子３２は、作用する圧力を電圧に変換する。
【００６５】
このとき、インナーカラー３４が圧電素子３２に近接しようとすることによって作用する圧力は、圧力分散部材３５ａを介して圧電素子３２に伝達されるため、インナーカラー３４から圧電素子３２に作用する圧力を分散させることができる。したがって、圧電素子３２の圧力が作用する面積を大きくできるため、ロアブッシュ３０の発電効率を向上させることができる。
【００６６】
（第四の実施の形態）
以下、図８から図１０を参照して、本発明の第四の実施の形態に係る圧電発電ユニットとしての支持ブラケット４０について説明する。
【００６７】
図８に示すように、支持ブラケット４０は、内燃機関から排出される排気ガスを大気中に排出するマフラー９を支持するものである。支持ブラケット４０は、車両の下部に保持される本体部４１と、本体部４１にハーネス４０ａを介して接続され、本体部４１が圧力によって発電する電力を出力するコネクタ４０ｂと、を有する。支持ブラケット４０は、単一ではなく複数設けられてもよい。
【００６８】
図９及び図１０に示すように、本体部４１は、圧力を電気エネルギに変換して出力する一対の圧電素子４２と、両面に圧電素子４２が各々固定される第一の部材としての固定プレート４３と、各々の圧電素子４２を挟んで固定プレート４３と対向して圧電素子４２と間隙をあけて設けられ、圧力が作用すると圧電素子４２に近接しようとする第二の部材としての一対のプレッシャープレート４４，４５と、マフラー９が取り付けられる取付ステー４６と、圧電素子４２とプレッシャープレート４４，４５との間に設けられ、プレッシャープレート４４が圧電素子４２に近接しようとすることによって作用する圧力を圧電素子４２に伝達する弾性部材としての本体モールド部４７と、を備える。
【００６９】
圧電素子４２は、圧電体に加えられた圧力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子である。圧電素子１２は、矩形の平板状に形成される。圧電素子４２の一方の面は、固定プレート４３に当接して固定される。圧電素子４２の他方の面は、本体モールド部４７の圧力分散部材１５ａに当接する。
【００７０】
固定プレート４３は、Ｕ字状に形成されて両面に圧電素子４２を各々保持する圧電素子保持部４３ａと、圧電素子保持部４３ａの両端に形成される取付部４３ｂと、を有する。取付部４３ｂは、例えばボルト締結によって車両の下部に取り付けられる。
【００７１】
プレッシャープレート４４は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２と当接する押圧部４４ａと、押圧部４４ａの両端に形成されてプレッシャープレート４５と係合する一対の係合部４４ｂと、を有する。同様に、プレッシャープレート４５は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子１２と当接する押圧部４５ａと、押圧部４５ａの両端に形成されてプレッシャープレート４４と係合する一対の係合部４５ｂと、を有する。プレッシャープレート４４とプレッシャープレート４５とは、一体に形成されてもよい。
【００７２】
押圧部４４ａ及び押圧部４５ａの断面形状は、圧電素子４２に向かって凸の曲面状に各々形成される。これにより、押圧部４４ａ及び押圧部４５ａから圧電素子４２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。
【００７３】
押圧部４４ａは、圧電素子４２と略同一の大きさの矩形に形成される。係合部４４ｂは、係合部４５ｂの下面に係合する。押圧部４５ａは、圧電素子４２と略同一の大きさの矩形に形成される。係合部４５ｂは、押圧部４５ａからＵ字状に折り返されて押圧部４４ａの上面に係合する。これにより、プレッシャープレート４５に下向きの力が作用したときには、係合部４５ｂが係合部４４ｂを下向きに押し下げようとする。
【００７４】
取付ステー４６は、プレッシャープレート４５に固定される固定部４６ａと、固定部４６ａの略中央から下方に延設される取付部４６ｂと、を有するＴ字状に形成される。取付部４６ｂは、マフラー９のフック９ａが係合する係合穴４６ｃを有する。
【００７５】
本体モールド部４７は、圧電素子４２と固定プレート４３とプレッシャープレート４４，４５と取付ステー４６とを取り囲むように一体にモールドして形成される。本体モールド部４７は、一対の圧力分散部材１５ａと、圧電素子４２と固定プレート４３とプレッシャープレート４４，４５と取付ステー４６とを取り囲むモールド部材４７ｂと、を有する。
【００７６】
モールド部材４７ｂは、支持ブラケット４０の外形を形成する。モールド部材４７ｂは、ゴム等の弾性を有する樹脂によって形成される。モールド部材４７ｂは、圧電素子４２を備えない通常の支持ブラケットと同様の形状に形成される。
【００７７】
次に、支持ブラケット４０の作用について説明する。
【００７８】
車両が振動して、マフラー９が上方向に移動すると、マフラー９から取付ステー４６とプレッシャープレート４５と圧力分散部材１５ａとを介して、固定プレート４３の下面の圧電素子４２に圧力が伝達される。圧電素子４２は、作用する圧力を電圧に変換する。
【００７９】
一方、車両が振動して、マフラー９が下方向に移動すると、マフラー９から取付ステー４６とプレッシャープレート４５とプレッシャープレート４４と圧力分散部材１５ａとを介して、固定プレート４３の上面の圧電素子４２に圧力が伝達される。圧電素子４２は、作用する圧力を電圧に変換する。
【００８０】
このとき、プレッシャープレート４４，４５が圧電素子４２に近接しようとすることによって作用する圧力は、いずれの場合も圧力分散部材１５ａを介して圧電素子４２に伝達される。圧力分散部材１５ａは、押圧部４４ａ，４５ａから作用する圧力を分散させて、圧電素子４２に局所的に大きな圧力が作用しないようにする。したがって、圧電素子４２の圧力が作用する面積を大きくできるため、支持ブラケット４０の発電効率を向上させることができる。
【００８１】
また、押圧部４４ａ，４５ａの断面形状は、圧電素子４２に向かって凸の曲面状に形成されるため、押圧部４４ａ，４５ａから圧電素子４２に作用する圧力の方向の変化に対応可能である。
【００８２】
圧電素子４２が発電した電圧は、ハーネス４０ａ及びコネクタ４０ｂを介して車両側に出力される。この電圧は、他の圧電発電ユニットから出力された電圧と合わさって、バッテリ等の蓄電装置に充電されたり、車両の電装部品を駆動するのに用いられたりする。したがって、車両の振動によるエネルギを電圧に変換して、エネルギを再利用することができる。
【００８３】
以上の第四の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００８４】
プレッシャープレート４４，４５が圧電素子４２に近接しようとすることによって作用する圧力は、圧力分散部材１５ａを介して圧電素子４２に伝達されるため、プレッシャープレート４４，４５から圧電素子４２に作用する圧力を分散させることができる。したがって、圧電素子４２の圧力が作用する面積を大きくできるため、支持ブラケット４０の発電効率を向上させることができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８６】
例えば、第一から第三の実施の形態では、緩衝器２の両端の取付部に設けられるアッパーサポートインシュレータ１０とロアブッシュ３０との両方が圧電素子１２，３２を備える圧電発電ユニットである。しかしながら、これに限らず、アッパーサポートインシュレータ１０とロアブッシュ３０との何れか一方のみを、圧電素子１２又は圧電素子３２を備える圧電発電ユニットとしてもよい。
【００８７】
懸架装置１全体でも同様に、第一から第三の実施の形態では、懸架装置１のアッパーサポートインシュレータ１０と一対のスプリングインシュレータ２０とロアブッシュ３０とが、すべて圧電素子１２，３２を備える圧電発電ユニットである。しかしながら、これに限らず、アッパーサポートインシュレータ１０と一対のスプリングインシュレータ２０とロアブッシュ３０との少なくとも一つが圧電素子１２，３２を備える圧電発電ユニットであればよい。
【００８８】
また、第一から第三の実施の形態では、懸架装置１を例として説明し、第四の実施の形態では、マフラー９を支持する支持ブラケット４０を例として説明した。しかしながら、これに限らず、圧電発電ユニットは、例えばエンジンマウントや各メンバのブッシュなど、振動が作用する位置であればどこにでも適用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１        懸架装置
２        緩衝器
５        スプリング
１０      アッパーサポートインシュレータ（圧電発電ユニット）
１２      圧電素子
１３      固定プレート（第一の部材）
１４      プレッシャープレート（第二の部材）
１５      本体モールド部（弾性部材）
１５ａ    圧力分散部材
１５ｂ    モールド部材
２０      スプリングインシュレータ（圧電発電ユニット）
２３      固定プレート（第一の部材）
２４      プレッシャープレート（第二の部材）
２５      本体モールド部（弾性部材）
２５ｂ    モールド部材
３０      ロアブッシュ（圧電発電ユニット）
３２      圧電素子
３３      アウターカラー（第一の部材）
３４      インナーカラー（第二の部材）
３５      本体モールド部（弾性部材）
３５ａ    圧力分散部材
３５ｂ    モールド部材
４０      支持ブラケット（圧電発電ユニット）
４２      圧電素子
４３      固定プレート（第一の部材）
４４      プレッシャープレート（第二の部材）
４５      プレッシャープレート（第二の部材）
４７      本体モールド部（弾性部材）
４７ｂ    モールド部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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