(57)【要約】  リホイール、すなわち回収エネルギー・ホイールを構築するための方法および装置が、開示される。自動車の運動エネルギーは、自動車の減速中、特別に構築され、自動車に取り付けられた回生制動構成要素を介して位置エネルギーに変換される。このエネルギーは、次いで、自動車のさらなる加速のために再度加えられ、変換されて自動車の運動エネルギーに戻される。２つの構成要素、すなわち元のホイールおよびこれに連結された回生制動機構の組合せは、新しいホイール、リホイールとなる。リホイール・デバイスの効率性は、電気エンジンが発電機モードで作用するときに電気自動車内で使用されるものを含む、回生制動の他の方法よりはるかに高い。リホイールはまた、すべての自動車に対して、そのエンジン・タイプ、すなわち電気エンジンまたは燃焼エンジンおよびそのエンジン・パワー源とは関係無く適用される能力により、その有用性は独創的である。【選択図】図２
2021524895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
省エネデバイスを実装する回収エネルギー・ホイールのためのシステムであって、前記省エネデバイスが：
ホイール車軸と同じまたは異なる車軸上に着座する１つまたは複数の制動タービン；
前記ホイール車軸と同じまたは異なる車軸上に着座する１つまたは複数の加速タービンであって、特別に構築されたギアによって代用することができる、１つまたは複数の加速タービン；
圧縮されたガスおよび液体を利用する１つまたは複数のアキュムレータ；
を備える、システム。
【請求項２】
請求項１に説明するリホイールシステムを実装する方法であって、
前記制動タービン、前記加速タービン、および前記アキュムレータのすべてが、車軸上に、または自動車ホイールの前記車軸に続いて置かれた同じデバイス内に位置する、方法。
【請求項３】
自動車にリホイール・デバイスを補完することによって回収エネルギー・ホイール、すなわちリホイールを利用するように前記自動車をアップグレードするための方法であって：
既存のホイールを取り外すステップ；
元のホイールを前記リホイール・デバイスに取り換えるステップ；
前記リホイール・デバイスの上部に前記元のホイールを付加するステップ
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する特許出願
本出願は、本発明者によって２０１７年９月２５日に出願された米国特許出願第１５／７１５，１３６号明細書からの優先日を主張するものとする。
【０００２】
本発明は、下記の地球的規模問題を解決することに向けられる：
・自動車および発電所からの二酸化炭素汚染を抑制することによって地球の天候を保護すること；
・エネルギー資源を節約し、さまざまな国による追加のエネルギー資源の輸入の必要性を最小限に抑えること；
・自動車所有者にとってより手頃な価格の駆動自動車を製造すること；
【０００３】
より詳細には、本発明は、回生制動を行い、このエネルギーを自動車のシステム内に捕捉し、蓄えることによる、自動車の運動エネルギーの保存のさまざまな方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
天然資源は、非常に貴重であるため無駄にできない
自動車の燃焼エンジン用の燃料を生成するために使用される天然資源は、非常に貴重である。電気自動車にパワー供給するために必要とされる電気の生成は、ほとんどの場合、この化石燃料、すなわち石油、ガス、および石炭を燃焼させることを依然として必要としている。
【０００５】
ガソリンの米国消費
「２０１４年では、約１３６７億８０００万ガロン（または３２億６０００万バレル）のガソリンが消費され、１日平均３億７４７４万（または８９２万バレル）が消費された。これは、２００７年に消費された約１４２３億５０００万ガロン（または３３億９０００万バレル）の過去最高より約４％少なかった。」
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｇｏｖ／ｔｏｏｌｓ／ｆａｑｓ／ｆａｑ．ｃｆｍ？ｉｄ＝２３＆ｔ＝１０
【０００６】
ガソリンの価格
「２月の平均ガソリン価格は、１ガロンあたり２．２３ドルであり、これは、２００９年以来最も安い２月平均であった。２０１４年２月の平均は、１ガロンあたり３．３４ドルであった（直近２年の平均＝５．５７ドル／２年＝２．７７ドル／ガロン）。」
ｎｅｗｓｒｏｏｍ．ａａａ．ｃｏｍ／ｔａｇ／ｇａｓ−ｐｒｉｃｅｓ／
【０００７】
すなわち、消費者が自身の車にガソリンを充填するのにかかる年経費は、１３６７億８０００万ガロン×２．７７ドル／ガロン＝３７８８億８０００万ドル／に相当する。
【０００８】
米国石油輸入経費
「米国は、２０１４年において１日当たり約９００万バレル（ＭＭｂｂｌ／ｄ）の石油を約８０カ国から輸入した。」
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｇｏｖ／ｔｏｏｌｓ／ｆａｑｓ／ｆａｑ．ｃｆｍ？ｉｄ＝７２７＆ｔ＝６
３１．５ガロン／バレル×９００万バレル＝２億８３５０万ガロン／日、約１３６７億８０００万ガロンのうち１０３５億ガロン／年が、輸入されている。
【０００９】
回生制動
回生制動は、制動プロセス中、運動エネルギーを自動車のシステム内に蓄える方法である。
【００１０】
従来的には、また回生制動を提供する最近の試み以前では、自動車エネルギー消費は、極めて非効率的であった。動いている自動車の運動エネルギーが、ブレーキをかけた時点で何らかの他の形態に変換されることによって自動車のシステム内に蓄えられない場合、（たとえば燃焼エンジンによって）生成され、この自動車に特有の運動量を与えるように加えられたすべてのそのエネルギーは、失われる。このエネルギーは、そのため失われて物（ブレーキ）の破壊の原因となり、また、そのプロセス中に熱が生み出される。この熱は大気に放出され、破壊された材料（ブレーキ）は最終的に取り換えが必要となる。
【００１１】
回生制動の知られている方法（ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｂｒａｋｅ）または「運動エネルギー回収システム」（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｋｉｎｅｔｉｃ  ｅｎｅｒｇｙ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｙｓｔｅｍ）は：
（ａ）（重すぎて自動車の方向を容易に変えられない−ホロスコープ効果−それ自体の運動の運動量を蓄え、時間と共にこの蓄えたエネルギーを失っていく）という理由で実用的ではないことが証明されている、フライ・ホイール、
（ｂ）発電機モードで作用する電気エンジン、および
（ｃ）改修されたトランスミッション・システム、油圧ポンプおよびいくつかのガス・タンクを必要とする、圧縮されたガスのタンク内に変換された運動エネルギーを保つ比較的新しい技術を含む。
【００１２】
例
「ハイブリッド空気パワー・トレーンは、油圧ポンプおよびピストンを使用して、高圧アキュムレータと呼ばれるタンク内で窒素ガスを圧縮する。加速装置を踏むと、加圧されたガスが放出され、このガスは次いで、油圧流体をこの同じポンプ内で逆方向に移動させる。ポンプは、モータとして作用してホイールにパワー供給し、油圧流体は、最後は第２のタンク内になる。
ハイブリッド空気車は、高圧アキュムレータと呼ばれるタンク内に保持される圧縮された窒素を使用する。油圧ポンプおよびピストンは、アキュムレータ内で窒素を圧縮する。（加速装置を押しつけることによって）窒素が放出されると、ポンプは逆方向に作動する。このときモータとして使用して、動いている油圧流体のエネルギーを利用してホイールにパワーを送る。油圧流体がモータを通過した後、この流体は、低圧アキュムレータに流れ、ここでこの流体は、その後の使用のために貯蔵される」（空気で走る車の写真を参照）。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｏｐｓｃｉ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｃａｒｓ／ｃａｒ−ｒｕｎｓ−ａｉｒ
【００１３】
パワー・トレーンの取り換えを強制する上記で説明した技術（ｃ）は、事実上、自動車の再構築である。それとは対照的に、ここに提示する本発明は、既存の自動車ホイールへの付加を必要とするだけである。
【００１４】
電気自動車
新しい発明によりバッテリ寿命は延び続けているが、その欠点は、次の通りである。電気は、依然としてどこかから手に入れる必要がある。現在電気を生成する最も一般的な方法は、依然として化石燃料、すなわちガス、石炭および石油を燃焼させることによるものであり、これは依然として大気を汚染し、したがって電気自動車のグリーンエネルギーの有望性を損なう。
【００１５】
電気自動車内の回生制動
電気バッテリを充電するプロセスは時間がかかる。このプロセスの効率性は低い。（発電機モードで作用する電気モータによって蓄えられた）自動車の運動エネルギーの量の部分は、このモードで生成される比較的低量の電気、およびバッテリが電荷を蓄積できる速度の理由から、わずかなものである。自動車内の比較的小型のモータ／発電機は、別の形でこれらのバッテリを充電するために使用される高圧電気ラインから得られるのと同じ電気力を生成することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ホイールは、何らかの他のデバイス、すなわちエンジンによって駆動されるものであると言われている。ホイール（修正されたホイール−リホイール）がそれ自体のエンジンであることができる、すなわちそれ自体の回転のエネルギーをそれ自体内で位置エネルギーに変換し、次いでこのエネルギーをその後の回転に再使用することができるなどの理解が、新しい概念である。いくらかのエネルギーはこれらの変換において常に失われており、デバイスは１００％効率のものではないが、この概念は、エネルギーを外に投じて熱にして大気中に進め、ブレーキの破壊の原因になることより、はるかにましである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
自動車の運動エネルギーは、ホイールの回転によって絶対的に表される。従来、ホイールはエンジンの対象物であるが、ホイール自体上に構築されたこのデバイスは、結果としてそのホイールが、事実上、そのような変換中に比較的高い効率および比較的少ない熱損失でそれ自体のエンジンとしての役割を果たすことを可能にする。
【００１８】
本発明の背景にある理由付けをより良好に理解するため、以下の観念的なケースを想像されたい：
・（ｉ１）タイヤと道路との間の摩擦によって引き起こされるエネルギーの損失が（観念的に）ない場合、および
・（ｉ２）動いている車両に対する空気抵抗によるエネルギーの損失が（観念的に）無い場合、および
・（ｉ３）このデバイスの効率が（観念的に）１００％であることができる場合。
【００１９】
このとき、自動車に運動の本来の運動量を与え、制動中に運動エネルギーすべてを捕捉し、次いで加速のためにこのエネルギーを再度加えると、追加のパワー（電気また燃焼エンジン・パワー）は必要とされない。
【００２０】
当然ながらそのような理想的な状態（ｉ１）、（ｉ２）、および（ｉ３）を有することは不可能であるため、これらの損失を絶えず代用する外部パワーが常に必要とされる。自動車の運動エネルギーから自動車内に蓄えられる位置エネルギーへの変換プロセス中、エネルギーのいくらかの損失は依然として不可避であるが、ここで説明する装置内の省エネの効率性は、発電機モードで作用する電気エンジンによって提供できるものよりはるかに高い。
【００２１】
ここに提示する本発明は、回生制動によって自動車の運動エネルギーを保存する当技術分野で知られている方法とは異なる。本発明の装置は、従来の自動車のホイールの上部に構築される。したがって、すでに使用されている自動車または新しく構築される自動車上にこの省エネの技術を実装する際に影響を受ける唯一の構成要素は、ホイールであり、言及した上記の例（ｃ）のようにパワー・トレーン全体の再構築は必要ではない。
【００２２】
ホイール上に構築されることにより、この技術は、自動車にパワー供給するために使用されるエネルギー源に関係無く、すべての自動車に適用される。本技術は、既存の使用されている自動車ならびに新しい自動車の構築にも適用可能である。
【００２３】
以下は、本技術の効果である：
・世界の天然資源の節約を提供すること；
・燃焼エンジンの過剰な使用および発電所の高い負荷によって現在起こっている空気汚染を最小限に抑えること；
・車両にパワー供給する際の自動車ユーザの経費を安くすることを可能にすること；
・デバイスが設置されるすべてのホイール上で自動車に追加のパワーを提供すること；
・追加的に、２輪駆動自動車を、すべてのホイール上により高いパワーを伴って４輪駆動自動車にアップグレードすること；
【００２４】
このアップグレードは、以下を含む自動車のすべての既存のタイプに可能である：
・従来の燃焼エンジン自動車；
・電気自動車；
・ハイブリッド自動車；
・任意の代替エネルギー源によってパワー供給される自動車；
【００２５】
リホイール・デバイスの使用は、自動車の２つまたは４つすべてのホイール上で行うべき以下の３つの簡単なステップを必要とする：
１．元のホイールを取り外すステップ；
２．元のホイールの場所にリホイール・デバイスを置き、その固定式部分を説明する自動車の下部に固定するステップ；
３．元のホイールをリホイール・デバイスに取り付けるステップ。
【００２６】
ここに提示する本発明は、添付の図と共に以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】好ましい実施形態のリホイール・デバイスの図である。
【図１Ｂ】専用ブロック構築の例の図である。
【図２】代替の実施形態１のリホイール・デバイスの図である。
【図３】代替の実施形態２のリホイール・デバイスの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すれば、シリンダの形状のリホイール（回収エネルギー・ホイール）デバイスは、従来のリムと従来のホイール・ハブとの間の場所において従来の自動車ホイールに付加される。
【００２９】
リホイール・デバイスは、自動車のホイールの内側に置かれた強力ばねのように作動して、制動プロセス中、動いている自動車の運動エネルギーを圧縮されたガスの位置エネルギーに変換し、次いで、加速プロセス中、圧縮されたガスの位置エネルギーを自動車の運動エネルギーに変換する。
【００３０】
リホイール・デバイスは、元のハブ・コネクタ（４１）によって、元のホイール上に着座する元のハブ（４０）に連結される。元のハブ・コネクタ（４１）は、延長されたホイール車軸（２４）によって元の車軸を二次ハブ・コネクタ（４４）に達するまで延ばす。
【００３１】
元のハブ・コネクタ（４１）は、通常は元のタイヤ・リム（４２）が占有する場所を占有している。元のタイヤ（４３）上に装着された元のタイヤ・リム（４２）はその代わりに、二次ハブ・コネクタ（４４）に連結されている。
【００３２】
デバイスの本体、すなわちリホイール本体（１００）は、固定式コネクタ（１１０）によって固定式に保たれる。固定式コネクタ（１１０）は、さらに、ホイール車軸に対して常に固定式である自動車のタイヤ懸架システムの部分に連結される。このコネクタは、たとえば、上側ボール継手またはその等価物に連結可能である。
【００３３】
この図１は、加圧されたガス側を車軸に向けて、延長されたホイール車軸（２４）から外に半径方向に位置する２つのアキュムレータ（１０）を示す。リホイール・デバイスは、複数のアキュムレータを利用することができ、そのそれぞれは、デバイス作動の原理を変更することなく、３方向弁（１１）に連結される。
【００３４】
リホイールのこの実装にはタービン様構成要素がいくつか存在する。１つは、制動タービン（３１）であり、他は、加速装置ギア（２１）である。この実装は、２つの加速装置ギア（２１）が、加速装置ギア（２１）によって駆動されている中央ギア（２２）の両側に直立していることを示す。中央ギア（２２）は、延長されたホイール車軸（２４）に堅固に連結され、その上で回転している。
【００３５】
アキュムレータ（１０）は、加圧されたガス、すなわち窒素のような圧力ガス（１３）で事前充填される。本来、アキュムレータの他方の側は充填されない。加圧された流体（１２）は、次いで、制動プロセス中、アキュムレータに到達し、加圧されたガス（１３）をさらに圧縮する。この実装で使用される流体は、事実上、圧力下で圧縮できない石油であり、また、この流体は、これが通り抜ける管に基づいてその形状および方向を変更することができるため、この流体は力の完璧な伝動体となる。
【００３６】
任意の機械的または電子的デバイスによって制御される３方向弁（１１）は、さらに、自動車の制動および加速を制御する。これらは、次の３つの状態のいずれかであることができる：中立状態−すべての制動弁（Ｂ）および加速弁（Ａ）が閉じられているとき；加速状態、すなわち制動弁（Ｂ）が閉じられ、加速弁（Ａ）が開かれて、加速時間（２００）において流体ストリームを引き起こし、それによってさらに加速装置ギア（２１）をより速く回転させ、さらに中央ギア（２２）も回転させる場合；および制動状態、すなわち加速弁（Ａ）が閉じられ、制動弁（Ｂ）が開かれて、制動時間（３００）において流体ストリームを引き起こし、それによって加圧されたガス（１３）をさらに圧縮し、さらに、圧縮されたガス（１３）の位置エネルギーによってアキュムレータを充填する場合であり、このプロセスは、さらに、すべての力が対向力を有するときに自動車にブレーキをかける。
【００３７】
自動車の制動を引き起こし、エネルギーを運動から位置に変換するデバイスの状態の変化は、次の通りに実施される。デバイスの中立状態（制動無しおよび加速無し）では、延長されたホイール車軸（２４）上に堅固に連結され、位置決めされた制動タービン（３０）は、元のタイヤ（４３）と共に回転している。制動タービン・ブレード（３１）間に位置決めされた流体は、圧力をかけられずに回転する。
【００３８】
リホイール・デバイス内側の流体は、その最大部分は、制動タービン（３０）のブレード間に常に位置し、アキュムレータ（１０）内では圧縮された状態（１２）で位置する。
【００３９】
制動状態
自動車の制動が望まれる場合、次が行われる：３方向弁（１１）のポートＢが開かれ（ポートＡはこのとき閉じ得るだけである）、流体の自由な回転をブロックするための専用ブロックが、退出し、内に戻るように設定される。
【００４０】
ブロックの運動はブレードの回転と同期化されて、ブレードをブロックせず、ブレード間の液体のみをブロックする。
【００４１】
液体をブロックすることは、制動タービン・ブレード（３１）に圧力をかけることである。制動タービン（３０）は、元のタイヤ・リム（４２）と同じ延長された車軸（２４）上に置かれ、元のタイヤ（４３）の回転に対する液体の作用をブロックする。動いている車の慣性は、対向力を作り出し、この対向力は、さらに、流体ストリームを制動時間（３００）において、３方向弁のこのとき開いているポートＢを通してアキュムレータ（１０）内に強制する。
【００４２】
加速状態
車の加速が望まれる場合、３方向弁（１１）のポートＡが開かれる（ポートＢはこのとき閉じ得るだけである）。加圧されたガス（１３）は次いで、加圧された液体（１２）を強制して加速時間（２００）において流体ストリームを作りだし、加速装置ギア（２１）のブレードに当てることができる。加速装置ギア（２１）は、さらに、元のリム（４２）に連結された同じ延長された車軸（２４）上に直立している、加速装置ギアに連結された中央ギア（２２）を回転させる。加速プロセス中に使用される液体は、次いで、制動タービン（２３０）に戻る流体通路を介して制動タービン・ブレード（３１）に戻される。このとき、制動タービンは、負荷無しで、そのブレードに圧力をかけずに回転しており、このとき専用ブロックは内状態であり、タービンのブレード間の液体のためのスペースは利用可能である。
【００４３】
中立状態
３方向弁（１１）の両方のポートは、閉じられる。専用ブロックは内状態である。制動タービンおよび加速装置ギア（タービン）は、自由に回転している。
【００４４】
代替の実施形態の説明
図２は、代替の実施形態１を示す。
【００４５】
図３は、代替の実施形態２を示す。
【００４６】
いずれの図も、高圧シリンダ（アキュムレータ）内の２つの容積部を示している。各シリンダの一方の側は、液体で充填され、他方の側はガスで充填される。
【００４７】
両方の図において、アキュムレータは、自動車のホイールリムに付加され、延長された自動車ホイールの車軸上に位置決めされた構造体内で使用される。
【００４８】
両方の図において、自動車の減速中に圧縮されたガスは、エネルギーの貯蔵としての役割を果たす。
【００４９】
両方の図において、液体は、回転するタービン内のブレード上の圧力と圧縮されたガスとの間の力の伝動体である。このときガスは「空気」と呼ばれているが、これらの成分の唯一の重要な品質は、「液体」および「ガス」である。不活性ガス、すなわち窒素は、この場合により適切である。
【００５０】
ホイールリムと同じ車軸上に着座しているタービンは、リムの回転に影響を与える。
【００５１】
２つの代替の実施形態１および２間の相違は、次の通りである。
【００５２】
代替の実施形態１
図２では、２つの容積部、すなわち加速容積部および減速（制動）容積部が示される。この実施形態内では、１つのタービンは、可逆角タービン・ブレードを実装している。ブレードの角度は、装置が作動している加速モードまたは減速（制動）モードに応じて変更される。
加速および制動
【００５３】
ブレードの角度および容積部の取り入れ／排出ポートの状態は、装置の状態、加速対減速（制動）を制御する。タービンをリムに連結し、同じ車軸であるが、場合によっては異なる速度で回転しているギアは、制動および加速の速度を制御する。
【００５４】
代替の実施形態２
図３では、左側の制動タービンおよび右側の加速タービンの２つのタービンが示され、その間に２つのアキュムレータが存在している。リムおよび右の加速タービンの両方は、延長されたホイール車軸のギア上に置かれ、すなわち常に同じ速度で回転している。
【００５５】
加速
圧縮されたガスは液体を押しつけ、液体はさらに加速タービンの特に傾斜したブレードを押しつけることで、加速を引き起こしている。加速に使用される液体は、次いで、左の制動タービンのブレード間に入れられる。このとき、制動タービンおよびそのブレード間の液体は、加速タービンと同じ方向に自由に回転している。この回転は、加速タービンから来る液体および制動タービンのブレードの角度によって確実にされる。
制動
【００５６】
逆回転方向機構が使用されて、自由に回転する制動タービンを、延長されたホイール車軸上に着座するディスクに連結する。これにより、制動タービンは、ホイールの回転とは反対方向に回転し始める。タービン・ブレードの角度は液体に影響を与えて、この液体が来た方向とは反対に、すなわち延長されたホイール車軸上に着座し、これにロックされている加速タービンに向かう方向に押す。液体は、このとき、加速タービンの回転、したがってホイールの回転を押さえ付け、それによってさらに自動車にブレーキをかける。
【図１Ａ】
2021524895.tif 000003
【図１Ｂ】
2021524895.tif 000004
【図２】
2021524895.tif 000005
【図３】
2021524895.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する特許出願
本出願は、本発明者によって２０１７年９月２５日に出願された米国特許出願第１５／７１５，１３６号明細書からの優先日を主張するものとする。
【０００２】
本発明は、下記の地球的規模問題を解決することに向けられる：
・自動車および発電所からの二酸化炭素汚染を抑制することによって地球の天候を保護すること；
・エネルギー資源を節約し、さまざまな国による追加のエネルギー資源の輸入の必要性を最小限に抑えること；
・自動車所有者にとってより手頃な価格の駆動自動車を製造すること；
【０００３】
より詳細には、本発明は、回生制動を行い、このエネルギーを自動車のシステム内に捕捉し、蓄えることによる、自動車の運動エネルギーの保存のさまざまな方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
天然資源は、非常に貴重であるため無駄にできない
自動車の燃焼エンジン用の燃料を生成するために使用される天然資源は、非常に貴重である。電気自動車にパワー供給するために必要とされる電気の生成は、ほとんどの場合、この化石燃料、すなわち石油、ガス、および石炭を燃焼させることを依然として必要としている。
【０００５】
ガソリンの米国消費
「２０１４年では、約１３６７億８０００万ガロン（または３２億６０００万バレル）のガソリンが消費され、１日平均３億７４７４万（または８９２万バレル）が消費された。これは、２００２年に消費された約１４２３億５０００万ガロン（または３３億９０００万バレル）の過去最高より約４％少なかった。」
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｇｏｖ／ｔｏｏｌｓ／ｆａｑｓ／ｆａｑ．ｃｆｍ？ｉｄ＝２３＆ｔ＝１０
【０００６】
ガソリンの価格
「２月の平均ガソリン価格は、１ガロンあたり２．２３ドルであり、これは、２００９年以来最も安い２月平均であった。２０１４年２月の平均は、１ガロンあたり３．３４ドルであった（直近２年の平均＝５．５７ドル／２年＝２．７７ドル／ガロン）。」
ｎｅｗｓｒｏｏｍ．ａａａ．ｃｏｍ／ｔａｇ／ｇａｓ−ｐｒｉｃｅｓ／
【０００７】
すなわち、消費者が自身の車にガソリンを充填するのにかかる年経費は、１３６７億８０００万ガロン×２．７７ドル／ガロン＝３７８８億８０００万ドル／に相当する。
【０００８】
米国石油輸入経費
「米国は、２０１４年において１日当たり約９００万バレル（ＭＭｂｂｌ／ｄ）の石油を約８０カ国から輸入した。」
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｇｏｖ／ｔｏｏｌｓ／ｆａｑｓ／ｆａｑ．ｃｆｍ？ｉｄ＝７２７＆ｔ＝６
３１．５ガロン／バレル×９００万バレル＝２億８３５０万ガロン／日、約１３６７億８０００万ガロンのうち１０３５億ガロン／年が、輸入されている。
【０００９】
回生制動
回生制動は、制動プロセス中、運動エネルギーを自動車のシステム内に蓄える方法である。
【００１０】
従来的には、また回生制動を提供する最近の試み以前では、自動車エネルギー消費は、極めて非効率的であった。動いている自動車の運動エネルギーが、ブレーキをかけた時点で何らかの他の形態に変換されることによって自動車のシステム内に蓄えられない場合、（たとえば燃焼エンジンによって）生成され、この自動車に特有の運動量を与えるように加えられたすべてのそのエネルギーは、失われる。このエネルギーは、そのため失われて物（ブレーキ）の破壊の原因となり、また、そのプロセス中に熱が生み出される。この熱は大気に放出され、破壊された材料（ブレーキ）は最終的に取り換えが必要となる。
【００１１】
回生制動の知られている方法（ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｂｒａｋｅ）または「運動エネルギー回収システム」（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｋｉｎｅｔｉｃ  ｅｎｅｒｇｙ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｙｓｔｅｍ）は：
（ａ）（重すぎて自動車の方向を容易に変えられない−ホロスコープ効果−それ自体の運動の運動量を蓄え、時間と共にこの蓄えたエネルギーを失っていく）という理由で実用的ではないことが証明されている、フライ・ホイール、
（ｂ）発電機モードで作用する電気エンジン、および
（ｃ）改修されたトランスミッション・システム、油圧ポンプおよびいくつかのガス・タンクを必要とする、圧縮されたガスのタンク内に変換された運動エネルギーを保つ比較的新しい技術を含む。
【００１２】
例
「ハイブリッド空気パワー・トレーンは、油圧ポンプおよびピストンを使用して、高圧アキュムレータと呼ばれるタンク内で窒素ガスを圧縮する。加速装置を踏むと、加圧されたガスが放出され、このガスは次いで、油圧流体をこの同じポンプ内で逆方向に移動させる。ポンプは、モータとして作用してホイールにパワー供給し、油圧流体は、最後は第２のタンク内になる。
ハイブリッド空気車は、高圧アキュムレータと呼ばれるタンク内に保持される圧縮された窒素を使用する。油圧ポンプおよびピストンは、アキュムレータ内で窒素を圧縮する。（加速装置を押しつけることによって）窒素が放出されると、ポンプは逆方向に作動する。このときモータとして使用して、動いている油圧流体のエネルギーを利用してホイールにパワーを送る。油圧流体がモータを通過した後、この流体は、低圧アキュムレータに流れ、ここでこの流体は、その後の使用のために貯蔵される」（空気で走る車の写真を参照）。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｏｐｓｃｉ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｃａｒｓ／ｃａｒ−ｒｕｎｓ−ａｉｒ
【００１３】
パワー・トレーンの取り換えを強制する上記で説明した技術（ｃ）は、事実上、自動車の再構築である。それとは対照的に、ここに提示する本発明は、既存の自動車ホイールへの付加を必要とするだけである。
【００１４】
電気自動車
新しい発明によりバッテリ寿命は延び続けているが、その欠点は、次の通りである。電気は、依然としてどこかから手に入れる必要がある。現在電気を生成する最も一般的な方法は、依然として化石燃料、すなわちガス、石炭および石油を燃焼させることによるものであり、これは依然として大気を汚染し、したがって電気自動車のグリーンエネルギーの有望性を損なう。
【００１５】
電気自動車内の回生制動
電気バッテリを充電するプロセスは時間がかかる。このプロセスの効率性は低い。（発電機モードで作用する電気モータによって蓄えられた）自動車の運動エネルギーの量の部分は、このモードで生成される比較的低量の電気、およびバッテリが電荷を蓄積できる速度の理由から、わずかなものである。自動車内の比較的小型のモータ／発電機は、別の形でこれらのバッテリを充電するために使用される高圧電気ラインから得られるのと同じ電気力を生成することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ホイールは、何らかの他のデバイス、すなわちエンジンによって駆動されるものであると言われている。ホイール（修正されたホイール−リホイール）がそれ自体のエンジンであることができる、すなわちそれ自体の回転のエネルギーをそれ自体内で位置エネルギーに変換し、次いでこのエネルギーをその後の回転に再使用することができるなどの理解が、新しい概念である。いくらかのエネルギーはこれらの変換において常に失われており、デバイスは１００％効率のものではないが、この概念は、エネルギーを外に投じて熱にして大気中に進め、ブレーキの破壊の原因になることより、はるかにましである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
自動車の運動エネルギーは、ホイールの回転によって絶対的に表される。従来、ホイールはエンジンの対象物であるが、ホイール自体上に構築されたこのデバイスは、結果としてそのホイールが、事実上、そのような変換中に比較的高い効率および比較的少ない熱損失でそれ自体のエンジンとしての役割を果たすことを可能にする。
【００１８】
本発明の背景にある理由付けをより良好に理解するため、以下の観念的なケースを想像されたい：
・（ｉ１）タイヤと道路との間の摩擦によって引き起こされるエネルギーの損失が（観念的に）ない場合、および
・（ｉ２）動いている車両に対する空気抵抗によるエネルギーの損失が（観念的に）無い場合、および
・（ｉ３）このデバイスの効率が（観念的に）１００％であることができる場合。
【００１９】
このとき、自動車に運動の本来の運動量を与え、制動中に運動エネルギーすべてを捕捉し、次いで加速のためにこのエネルギーを再度加えると、追加のパワー（電気また燃焼エンジン・パワー）は必要とされない。
【００２０】
当然ながらそのような理想的な状態（ｉ１）、（ｉ２）、および（ｉ３）を有することは不可能であるため、これらの損失を絶えず代用する外部パワーが常に必要とされる。自動車の運動エネルギーから自動車内に蓄えられる位置エネルギーへの変換プロセス中、エネルギーのいくらかの損失は依然として不可避であるが、ここで説明する装置内の省エネの効率性は、発電機モードで作用する電気エンジンによって提供できるものよりはるかに高い。
【００２１】
ここに提示する本発明は、回生制動によって自動車の運動エネルギーを保存する当技術分野で知られている方法とは異なる。本発明の装置は、従来の自動車のホイールの上部に構築される。したがって、すでに使用されている自動車または新しく構築される自動車上にこの省エネの技術を実装する際に影響を受ける唯一の構成要素は、ホイールであり、言及した上記の例（ｃ）のようにパワー・トレーン全体の再構築は必要ではない。
【００２２】
ホイール上に構築されることにより、この技術は、自動車にパワー供給するために使用されるエネルギー源に関係無く、すべての自動車に適用される。本技術は、既存の使用されている自動車ならびに新しい自動車の構築にも適用可能である。
【００２３】
以下は、本技術の効果である：
・世界の天然資源の節約を提供すること；
・燃焼エンジンの過剰な使用および発電所の高い負荷によって現在起こっている空気汚染を最小限に抑えること；
・車両にパワー供給する際の自動車ユーザの経費を安くすることを可能にすること；
・デバイスが設置されるすべてのホイール上で自動車に追加のパワーを提供すること；
・追加的に、２輪駆動自動車を、すべてのホイール上により高いパワーを伴って４輪駆動自動車にアップグレードすること；
【００２４】
このアップグレードは、以下を含む自動車のすべての既存のタイプに可能である：
・従来の燃焼エンジン自動車；
・電気自動車；
・ハイブリッド自動車；
・任意の代替エネルギー源によってパワー供給される自動車；
【００２５】
リホイール・デバイスの使用は、自動車の２つまたは４つすべてのホイール上で行うべき以下の３つの簡単なステップを必要とする：
１．元のホイールを取り外すステップ；
２．元のホイールの場所にリホイール・デバイスを置き、その固定式部分を説明する自動車の下部に固定するステップ；
３．元のホイールをリホイール・デバイスに取り付けるステップ。
【００２６】
ここに提示する本発明は、添付の図と共に以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】好ましい実施形態のリホイール・デバイスの図である。
【図１Ｂ】専用ブロック構築の例の図である。
【図２】代替の実施形態１のリホイール・デバイスの図である。
【図３】代替の実施形態２のリホイール・デバイスの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すれば、シリンダの形状のリホイール（回収エネルギー・ホイール）デバイスは、従来のリムと従来のホイール・ハブとの間の場所において従来の自動車ホイールに付加される。
【００２９】
リホイール・デバイスは、自動車のホイールの内側に置かれた強力ばねのように作動して、制動プロセス中、動いている自動車の運動エネルギーを圧縮されたガスの位置エネルギーに変換し、次いで、加速プロセス中、圧縮されたガスの位置エネルギーを自動車の運動エネルギーに変換する。
【００３０】
リホイール・デバイスは、元のハブ・コネクタ（４１）によって、元のホイール上に着座する元のハブ（４０）に連結される。元のハブ・コネクタ（４１）は、延長されたホイール車軸（２４）によって元の車軸を二次ハブ・コネクタ（４４）に達するまで延ばす。
【００３１】
元のハブ・コネクタ（４１）は、通常は元のタイヤ・リム（４２）が占有する場所を占有している。元のタイヤ（４３）上に装着された元のタイヤ・リム（４２）はその代わりに、二次ハブ・コネクタ（４４）に連結されている。
【００３２】
デバイスの本体、すなわちリホイール本体（１００）は、固定式コネクタ（１１０）によって固定式に保たれる。固定式コネクタ（１１０）は、さらに、ホイール車軸に対して常に固定式である自動車のタイヤ懸架システムの部分に連結される。このコネクタは、たとえば、上側ボール継手またはその等価物に連結可能である。
【００３３】
この図１は、加圧されたガス側を車軸に向けて、延長されたホイール車軸（２４）から外に半径方向に位置する２つのアキュムレータ（１０）を示す。リホイール・デバイスは、複数のアキュムレータを利用することができ、そのそれぞれは、デバイス作動の原理を変更することなく、３方向弁（１１）に連結される。
【００３４】
リホイールのこの実装にはタービン様構成要素がいくつか存在する。１つは、制動タービン（３１）であり、他は、加速装置ギア（２１）である。この実装は、２つの加速装置ギア（２１）が、加速装置ギア（２１）によって駆動されている中央ギア（２２）の両側に直立していることを示す。中央ギア（２２）は、延長されたホイール車軸（２４）に堅固に連結され、その上で回転している。
【００３５】
アキュムレータ（１０）は、加圧されたガス、すなわち窒素のような圧力ガス（１３）で事前充填される。本来、アキュムレータの他方の側は充填されない。加圧された流体（１２）は、次いで、制動プロセス中、アキュムレータに到達し、加圧されたガス（１３）をさらに圧縮する。この実装で使用される流体は、事実上、圧力下で圧縮できない石油であり、また、この流体は、これが通り抜ける管に基づいてその形状および方向を変更することができるため、この流体は力の完璧な伝動体となる。
【００３６】
任意の機械的または電子的デバイスによって制御される３方向弁（１１）は、さらに、自動車の制動および加速を制御する。これらは、次の３つの状態のいずれかであることができる：中立状態−すべての制動弁（Ｂ）および加速弁（Ａ）が閉じられているとき；加速状態、すなわち制動弁（Ｂ）が閉じられ、加速弁（Ａ）が開かれて、加速時間（２００）において流体ストリームを引き起こし、それによってさらに加速装置ギア（２１）をより速く回転させ、さらに中央ギア（２２）も回転させる場合；および制動状態、すなわち加速弁（Ａ）が閉じられ、制動弁（Ｂ）が開かれて、制動時間（３００）において流体ストリームを引き起こし、それによって加圧されたガス（１３）をさらに圧縮し、さらに、圧縮されたガス（１３）の位置エネルギーによってアキュムレータを充填する場合であり、このプロセスは、さらに、すべての力が対向力を有するときに自動車にブレーキをかける。
【００３７】
自動車の制動を引き起こし、エネルギーを運動から位置に変換するデバイスの状態の変化は、次の通りに実施される。デバイスの中立状態（制動無しおよび加速無し）では、延長されたホイール車軸（２４）上に堅固に連結され、位置決めされた制動タービン（３０）は、元のタイヤ（４３）と共に回転している。制動タービン・ブレード（３１）間に位置決めされた流体は、圧力をかけられずに回転する。
【００３８】
リホイール・デバイス内側の流体は、その最大部分は、制動タービン（３０）のブレード間に常に位置し、アキュムレータ（１０）内では圧縮された状態（１２）で位置する。
【００３９】
制動状態
自動車の制動が望まれる場合、次が行われる：３方向弁（１１）のポートＢが開かれ（ポートＡはこのとき閉じ得るだけである）、流体の自由な回転をブロックするための専用ブロックが、退出し、内に戻るように設定される。
【００４０】
ブロックの運動はブレードの回転と同期化されて、ブレードをブロックせず、ブレード間の液体のみをブロックする。
【００４１】
液体をブロックすることは、制動タービン・ブレード（３１）に圧力をかけることである。制動タービン（３０）は、元のタイヤ・リム（４２）と同じ延長された車軸（２４）上に置かれ、元のタイヤ（４３）の回転に対する液体の作用をブロックする。動いている車の慣性は、対向力を作り出し、この対向力は、さらに、流体ストリームを制動時間（３００）において、３方向弁のこのとき開いているポートＢを通してアキュムレータ（１０）内に強制する。
【００４２】
加速状態
車の加速が望まれる場合、３方向弁（１１）のポートＡが開かれる（ポートＢはこのとき閉じ得るだけである）。加圧されたガス（１３）は次いで、加圧された液体（１２）を強制して加速時間（２００）において流体ストリームを作りだし、加速装置ギア（２１）のブレードに当てることができる。加速装置ギア（２１）は、さらに、元のリム（４２）に連結された同じ延長された車軸（２４）上に直立している、加速装置ギアに連結された中央ギア（２２）を回転させる。加速プロセス中に使用される液体は、次いで、制動タービン（２３０）に戻る流体通路を介して制動タービン・ブレード（３１）に戻される。このとき、制動タービンは、負荷無しで、そのブレードに圧力をかけずに回転しており、このとき専用ブロックは内状態であり、タービンのブレード間の液体のためのスペースは利用可能である。
【００４３】
中立状態
３方向弁（１１）の両方のポートは、閉じられる。専用ブロックは内状態である。制動タービンおよび加速装置ギア（タービン）は、自由に回転している。
【００４４】
代替の実施形態の説明
図２は、代替の実施形態を示す。
【００４５】
この図は、高圧シリンダ（アキュムレータ）内の２つの容積部を示している。各シリンダの一方の側は、液体で充填され、他方の側はガスで充填される。
【００４６】
ここでもまた、アキュムレータは、自動車のホイールリムに付加され、延長された自動車ホイールの車軸上に位置決めされた構造体内で使用される。
【００４７】
ここでもまた、自動車の減速中に圧縮されたガスは、エネルギーの貯蔵としての役割を果たす。
【００４８】
ここでもまた、液体は、回転するタービン内のブレード上の圧力と圧縮されたガスとの間の力の伝動体である。このときガスは「空気」と呼ばれているが、これらの成分の唯一の重要な品質は、「液体」および「ガス」である。不活性ガス、すなわち窒素は、この場合により適切である。
【００４９】
ホイールリムと同じ車軸上に着座しているタービンは、リムの回転に影響を与える。
【００５０】
２つの代替の実施形態１および２間の相違は、次の通りである。
【００５１】
代替の実施形態
図２では、左側の制動タービンおよび右側の加速タービンの２つのタービンが示され、その間に２つのアキュムレータが存在している。リムおよび右の加速タービンの両方は、延長されたホイール車軸のギア上に置かれ、すなわち常に同じ速度で回転している。
【００５２】
加速
圧縮されたガスは液体を押しつけ、液体はさらに加速タービンの特に傾斜したブレードを押しつけることで、加速を引き起こしている。加速に使用される液体は、次いで、左の制動タービンのブレード間に入れられる。このとき、制動タービンおよびそのブレード間の液体は、加速タービンと同じ方向に自由に回転している。この回転は、加速タービンから来る液体および制動タービンのブレードの角度によって確実にされる。
【００５３】
制動
逆回転方向機構が使用されて、自由に回転する制動タービンを、延長されたホイール車軸上に着座するディスクに連結する。これにより、制動タービンは、ホイールの回転とは反対方向に回転し始める。タービン・ブレードの角度は液体に影響を与えて、この液体が来た方向とは反対に、すなわち延長されたホイール車軸上に着座し、これにロックされている加速タービンに向かう方向に押す。液体は、このとき、加速タービンの回転、したがってホイールの回転を押さえ付け、それによってさらに自動車にブレーキをかける。
【手続補正２】
【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】
省エネデバイスを実装する回収エネルギー・ホイールのためのシステムであって、前記省エネデバイスが：
（ａ）ホイール車軸または延長されたホイール車軸上に着座し、前記システムのハウジング内に位置する１つまたは複数の制動タービン；
（ｂ）前記ホイール車軸または前記延長されたホイール車軸上に着座し、前記システムの前記ハウジング内に位置する１つまたは複数の加速装置タービン；
（ｃ）圧縮ガスおよび液体を利用する、前記システムの前記ハウジング内に位置する１つまたは複数のアキュムレータ；
（ｄ）元のハブとのコネクタ；
を備え、
各アキュムレータは、加速装置弁および制動弁を有し；
前記制動タービンは、前記制動弁が開かれ、前記加速装置弁が閉じられる制動時間において前記液体を前記アキュムレータに押し入れ；
前記加速装置タービンは、前記制動弁が閉じられ、前記加速装置弁が開かれる加速時間において前記アキュムレータから出て来る加圧された液体によって推進される；
システム。
【請求項２】
タービンによって生成される圧力が、動いている前記液体の経路上に設定された専用ブロックの存在によって達成され、前記専用ブロックは、制動タービン・ブレードの回転と同期して移動されて前記経路を出入りする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
タービンによって生成される圧力が、逆回転方向機構によって制動時において達成され、前記逆回転方向機構は、そうでなければ自由に回転している前記制動タービンを、前記延長された車軸上に着座する前記元のハブとのコネクタに連結して、前記タービンを前記ホイールの回転とは反対方向に回転させ始め、制動タービン・ブレードの角度は、前記液体を開いた前記制動弁を通して前記アキュムレータに押し込み、また、前記リムに連結された前記加速タービンの前記ブレードにも押し付ける、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アキュムレータ内への圧縮されたガスの付加が、前記車軸または延長された車軸上に偏心的に位置決めされた隆起部によって起動される空気圧送ピストンに係合することによって、制動時間において達成することができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
車両のドライブ・トレーンに請求項１に記載のシステムを付加する方法であって、以下のステップ：
（ａ）元のホイールを取り外すステップ；
（ｂ）前記システムを前記元のハブに取り付けるステップ；
による方法。
【請求項６】
前記車軸または前記延長された車軸に取り付けられた二次ハブをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
車両のドライブ・トレーンに請求項６に記載のシステムを付加する方法であって、以下のステップ：
（ａ）元のホイールを取り外すステップ；
（ｂ）前記二次ハブを有する前記システムを前記元のハブに取り付けるステップ；
（ｃ）前記元のホイールを前記二次ハブに取り付けるステップ；
による方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2021524895.tif 000007
【図１Ｂ】
2021524895.tif 000008
【図２】
2021524895.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月8日(2021.3.8)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
省エネデバイスを実装する回収エネルギー・ホイールのためのシステムであって、前記省エネデバイスが：
（ａ）ホイール車軸または延長されたホイール車軸上に着座し、前記システムのハウジング内に位置する１つまたは複数の制動タービン、および前記ホイール車軸または前記延長されたホイール車軸上に着座し、前記システムの前記ハウジング内に位置する１つまたは複数の加速装置タービンであって、両方の機能は、同じタービンによって実施することができる、タービン；
（ｂ）圧縮されたガスおよび液体を利用する、前記システムの前記ハウジング内に位置する１つまたは複数のアキュムレータ；
（ｃ）元のハブとのコネクタ；
を備え、
各アキュムレータは、加速装置弁および制動弁を有し；
前記タービンは、前記制動弁が開かれ、前記加速装置弁が閉じられる制動時間において前記液体を前記アキュムレータに押し入れ；
前記タービンは、前記制動弁が閉じられ、前記加速装置弁が開かれる加速時間において前記アキュムレータから出てくる加圧された液体によって推進される、システム。
【国際調査報告】
2021524895.tif 000010