(57)【要約】【課題】従来、エンジン動力の多くを発電に使用すると燃費効率が低下し、又エンジンブレーキを有効に使うと、シフトダウンにより燃費効率が低下した。又停車中や信号待ちのアイドリング状態のガソリンの無駄な消費、或いは停車時エンジン停止であれば、渋滞時で停車中が多い時は発電量が不足した。従来、「発電量増加は、燃費効率低下」、「エンジンブレーキ使用は、燃費効率低下」と言う反比例が課題であった。【解決手段】変速機でエンジン動力を変速する前の位置に、発電用ギア又はベルトを取付け、通常は非接続状態としブレーキ時に限り接続して発電を行う構成により、エンジン動力の多くを発電に使用することを可能とし、その発電によるシフトダウンによらないエンジンへの過度のトルクをエンジンブレーキとして利用可能とした。逆に、非ブレーキ時は、発電停止により、発電に使用するエンジン動力を駆動系へ回すことを可能とした発電機構とその制御方法により解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機のエンジン動力を変速する前の位置に、発電用ギア又はベルトを取り付け、通常は非接続状態を保つ状態に位置させ、ブレーキを掛けると、その発電用ギア又はベルトが発電機と接続される構成とし、その発電用ギア又はベルトの取付け位置とブレーキ時のみの発電の仕組みにより、ブレーキ時には従来の発電能力を遥かに超えた発電を可能とし、又従来の発電機の構成では存在し得ないエンジンへの過度の抵抗によるエンジンブレーキ効果を得ることができ、更に停車中のアイドリング状態のエンジン回転も発電機に伝達し、逆にブレーキを掛けていないときは発電を停止させ、発電に要する動力を駆動系へ回す構成により、走行によるエネルギー消費と発電量を正比例させる構成とし、つまり、ブレーキを掛けたときに限り発電機が変速前の位置に連結して、エンジンブレーキ発電が作動する、ブレーキ操作による発電機作動と停止が図られるように構成した、自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置。
【請求項２】
請求項１で示すエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、発電用ギア又はベルトを、変速機で変速後の位置に取り付け、つまり車種や変速機の構造上に於いて、容易に取り付けが可能な場合は、変速機で変速後の位置からディファレンシャルギアまでの区間の位置に組み込み、車種や変速機の構造によっては効果的な取り付け位置となる構成により、ブレーキ操作により発電機作動と停止が図られるように構成した自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２で示すエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、エンジンブレーキが有効となる一定速度以上で走行しているときは、請求項１又は請求項２と全く同様のシステムにより、エンジンブレーキ発電制御が行われ、ブレーキを踏んだ状態でエンジンブレーキが有効でない低速で、一定速度以下となったときは、スピード計測のスピードメーターへの伝達回線で、設定速度以下を計測確認できる構成により、その設定速度以下の信号をブレーキ機構と連動したクラッチ機構へ送る回路を設けて、クラッチ機構に設定速度以下の信号が入ったときに、ブレーキを掛けるという操作に連動して、変速機がニュートラルとなる構成により、結果的にエンジン動力を全て、発電に使用可能となる構成の自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２及び請求項３で示すエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、発電機の発電能力を変える目的により、発電機に複数の変速ギア又は変速ベルトを取り付け、ブレーキを掛ける力の強弱により、或いはスイッチによる手動操作により、その切り替えは自動クラッチ又は変速機と同様の機能を利用することにより、発電機の回転数を変えて、発電能力を上げるように構成した自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車のエンジンブレーキ発電に関するものであり、ブレーキ操作による発電機作動と停止と、発電機取付け位置とブレーキ時発電に限定する仕組みにより、エネルギー効率の向上とエンジンブレーキの使用を図ることを目的とした、自動車のエンジンブレーキ発電の制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ガソリン車、及びガソリン・電機併用車において、従来は「発電量増加」と「燃費効率（ガソリン消費量と走行距離）」は反比例しますので、無駄なガソリンを使用してまで、余剰発電をしても意味がない。何故ならば、ガソリン消費量を増加させて、エネルギー効率を低下させるからであり、発電量増加は燃費効率低下となった。
従来は、エンジン動力の多くを発電に利用すると、走行時の燃費効率が悪くなり、つまり発電量を増加させれば、燃費が悪くなった。【０００３】  従来の自動車用発電は、走行時を基準に、且つブレーキ時も同様に発電を行うことを基本としているので、走行時とブレーキ時の発電によるエンジンへの抵抗が同じとなり、エンジン動力の多くを駆動系から発電機へ回す構成とすると燃費効率が低下した。【０００４】  従来は、停車中のアイドリング状態のとき、エンジン動力を無駄に駆動系へ伝達し続けて燃費効率を低下させることとなった。或いは、停車中エンジン停止の場合、特に混雑等により停車中が多いときは、発電をストップする時間が多くなり、発電量を増加させることができない。【０００５】  従来のオートマチック走行に於いて、サードギア以上での高速走行中に、緊急対応として、急ブレーキを踏んだとき、従来のオートマチック車では、エンジンブレーキ機能を期待できない。従来のエンジンブレーキは、安全走行上に於いて有効な機能ですが、ガソリン消費量が増加すると言うマイナスもあった。従来はエンジンブレーキを使用すると燃費効率が低下した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従来技術の構成による発電は、エネルギー効率を低下させなければ、発電量を増加させることができず、エネルギー効率を低下させてまで、発電量を増加させても意味がない。特に、従来技術による発電機の構成では、エンジン動力の多くを発電に利用すると、走行時の燃費が低下すると言う問題もあった。【０００７】  従来技術の構成では、通常走行時にエンジン動力の多くを駆動系から発電機へ回すと燃費効率が低下した。【０００８】  従来技術の構成では、停車中のアイドリング状態のときの、エンジン動力を無駄にしていた。或いは、停車中エンジン停止の場合は発電量を増加させることができない。【０００９】  従来技術の構成では、オートマチック車に於いては、エンジンブレーキを有効に利用することができない。【００１０】  従来技術の構成では、「燃費効率をよくすると、発電量減少」、「発電量を増加すると燃費効率低下」、「エンジンブレーキ機能充実のときは、燃費効率低下」と言う反比例の状態であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  請求項１は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、変速機でエンジン動力を変速する前の位置に、発電用ギア又はベルトを取り付け、通常は非接続状態を保つ状態に位置させ、ブレーキを掛けると、その発電用ギア又はベルトが発電機と接続される構成とし、その発電用ギア又はベルトの取付け位置とブレーキ時のみの発電の仕組みにより、ブレーキ時には従来の発電能力を遥かに超えた発電を可能とし、又、従来の発電機の構成では存在し得ないエンジンへの過度の抵抗によるエンジンブレーキ効果を得ることができ、更に停車中のアイドリング状態のエンジン回転も発電機に伝達し、逆にブレーキを掛けていないときは発電を停止させ、発電に要する動力を駆動系へ回す構成により、走行によるエネルギー消費と発電量を正比例させる構成とし、つまりブレーキを掛けたときに限り発電機が変速前の位置に連結して、エンジンブレーキ発電が作動する、ブレーキ操作による発電機作動と停止が図られるように構成した自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置により、従来技術の問題点を解決する。【００１２】  既存のブレーキには、油圧ブレーキ、ディスクブレーキ、アンチロックブレーキ、ドラムブレーキ、電機ブレーキと言ったものがあり、そのブレーキ機構を利用して、エンジンブレーキ発電の制御を行う。【００１３】  請求項２は、請求項１で示すエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、発電用ギア又はベルトを、変速機で変速後の位置に取り付け、つまり車種や変速機の構造上に於いて、容易に取り付けが可能な場合は、変速機で変速後の位置からディファレンシャルギアまでの区間の位置に組み込み、車種や変速機の構造によっては効果的な取り付け位置となる構成により、ブレーキ操作による発電機作動と停止が図られるよう構成した自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置により、従来技術の問題点を解決する。【００１４】  請求項３は、請求項１及び請求項２で示すエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、エンジンブレーキが有効となる一定速度以上で走行しているときは、請求項１又は請求項２と全く同様のシステムによる、エンジンブレーキ発電制御が行われ、ブレーキを踏んだ状態でエンジンブレーキが有効でない低速で、一定スピード以下となったときは、スピード計測のスピードメーターへの伝達回線で、設定速度以下を計測できる構成により、その設定速度以下の信号をブレーキ機構と連動したクラッチ機構へ送る回路を設けて、クラッチ機構に設定速度以下の信号が入ったときは、ブレーキを掛けるという操作に連動して、結果的にエンジン動力を全て、発電に使用可能となる構成の自動車のエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置により、従来技術の問題点を解決する。【００１５】  請求項４は、請求項１、請求項２及び請求項３で示す自動車のエンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置に於いて、発電機の発電能力を変える目的により、発電機に複数の変速ギア又は変速ベルトを取り付け、ブレーキを掛ける力の強弱により、或いはスイッチによる手動操作により、その切り替えは自動クラッチ又��変速機と同様の機能を利用することにより、発電機の回転数を変え、発電能力を上げるように構成した自動車エンジンブレーキ発電のブレーキ操作による制御方法及び装置により、従来技術の問題点を解決する。
【発明の効果】
【００１６】  従来技術の発電で解決出来なかった問題を、ブレーキ時に限定した発電とすることにより、解決可能とした。つまり、ブレーキ時は車を止める目的であり、ブレーキ時にはエンジンに発電による大きな抵抗（負担）を付加することを可能とした。ブレーキ時に限るので、走行上の燃費効率は低下しない。発電によるエンジンへの抵抗は、ブレーキ時に限定すれば、マイナス効果ではなく、逆にエンジンブレーキとしてプラス効果となる。しかも、従来のエンジンブレーキは低ギアに下げてエンジン回転数を上げるものであり、ガソリン消費が増加したが、オートマチック車の場合による、本発明のエンジンブレーキはシフトダウンによるものではないので、燃費効率を低下しない。マニュアル車の場合は通常のエンジンブレーキに、本発明のエンジンブレーキ機能が加わり、更に有効となる。つまり、発電機の取付け位置と、ブレーキによる発電機作動方法により、これらの新規の効果を可能とする。【００１７】  最も有効な効果として優れているのは、従来反比例する「エンジン動力の燃費効率と発電量」を正比例させ、反比例する「エンジンブレーキ使用と燃費効率」を正比例させ、更にその両方を同時的に利用可能となる。つまり、燃費効率を低下させない発電、発電量の増加、燃費効率を低下させないエンジンブレーキ、オートマチック車の場合はエンジンブレーキ機能の復活と言ったことを同時的に行うことを可能とし、総合的にはガソリン消費量を抑え、電機自動車機能を拡大可能とし、更に走行上の安全対策も同時的に充実可能とした、ブレーキ操作による発電制御方法及び装置である。
ブレーキを掛けていないときは、本発明では発電を停止させるので、このときは発電に要する動力を駆動系へ回すことが可能となり、燃費効率がよい。【００１８】  請求項１では、エンジン動力の変速前の位置に発電用ギア又はベルトを接続可能とする構成により、発電機への動力伝達率がよく発電効率を上げることが可能となる。
変速機でエンジン動力を変速する前の位置に、発電機を取り付けたことにより、クラッチ機能の回転ロス、及びギア比を変えて回転数を低くする前の駆動力を、直接発電に利用することにより、エンジン動力の多くの力を発電に回すことが可能となる。変速機とはテコの原理を基本とし、ギア比を変えることを変速と言い、原則としてトップギアでの変速はエンジン回転と同一回転を駆動系に伝え、ローギア、セカンドギア、サードギアでの変速はエンジン回転より遅くなる。【００１９】  請求項２では、変速機の変速後からディファレンシャルギアまでの位置に、発電用ギア又はベルトを取り付けることにより、車種又は変速機の構成によっては容易に取り付けを可能とし、技術面での効率性を図り、経済効率を上げることが可能となる。発電効率と経済効率のバランスから考えて、車種によっては有効性がある。【００２０】  請求項３では、エンジンブレーキが有効に機能するスピードの範囲では、請求項１又は請求項２と同様に、エンジンブレーキ発電として機能するが、エンジンブレーキの有効性の低い低速で、ブレーキ時で設定速度以下となったときに限り、変速機がニュートラルとなり、その駆動力が発電に利用可能となり、更に発電効率を上げることが可能となる。更に、低速時ではエンジンはアイドリング状態に近く、低速時のブレーキとは、アイドリングによる「進む力」と、ブレーキによる「止める力」に於いて、「止める力」が上回った分が制止効果となる。本発明では低速時の「進む力」をゼロとすることにより、少ない「止める力」で制止可能となり、ブレーキによる制止効果を上げ、ブレーキの消耗を少なくする。【００２１】  請求項４では、エンジンブレーキ発電に於いて、発電能力を更に上げる目的で、発電機に変速機能を付加して、発電機の変速により発電能力を更に上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】  請求項１の場合、図１で示すとおり、フットブレーキのペダル（７）を踏むと４輪に均等に油圧がかかり、タイヤ（５ａ）回転を止めて車を制止させるのが、既存の油圧ブレーキである。このブレーキの油圧伝達経路を２分割して、一方は従来の油圧ブレーキ、他方は、ブレーキペダルにより発電蓄電機構（４）及び伝達機構（６）と連結する発電用ギア（４ａ）を変速機（３）による変速前のエンジン動力伝達位置に接続可能とし、ブレーキペダル（７）により接続、切り離しを行う。つまり、ブレーキペダルにより発電機の作動と停止を行い、その接続切り離し方法は、ブレーキペダルを踏んだときに、油圧ブレーキシステムと同様に、油圧を上げて接続させて発電を行い、ブレーキペダルを離すと油圧が下がり、切り離されて発電が停止する。
フットブレーキペダル（７）を踏むと、油圧を伝える配管を２分割し、一方は既存の油圧ブレーキとして４輪のタイヤ（５ａ）に伝達して、その油圧により油圧ブレーキとして作動させ、他方はその油圧により油圧機構（１０）に油圧を送り、発電用ギア（４ａ）と出力側ギア（１ａ）とを接続させて発電機を作動させる。逆に、ブレーキペダル（７）を離すと油圧が低下して、既存のブレーキ解除と同時に発電用ギア（４ａ）と出力側ギア（１ａ）の接続が解除となり、発電が停止する。
油圧機構（１０）とは、クラッチと液体などより構成されており、例示すれば、トルクコンバーターや油圧クラッチと同様に、扇風機の前に風車を置くと、その風力により風車が回転する発想であり、その空気の変わりに液体により行うと言うものである。【００２３】  請求項２の場合は、図４で示す通り発電蓄電機構（４）及び伝達機構（６）と連結する発電用ギア（４ａ）をエンジン（１）動力を変速機（３）により変速後からディファレンシャルギアまでの位置に接続可能とした。その他は、請求項１と同様の構造である。尚、ディファレンシャルギアとは、４輪の差動調整を目的に、左右或いは前後の車輪の回転の誤差の調整により、タイヤ回転の微調整を行い、スムーズな走行を目的とするものでありセンターデフ、リアデフ等がある。特にディファレンシャルギアの既存の入力側ギアを使用して発電機と連結可能とすれば経済的効率がよい。【００２４】  請求項３の場合、エンジンブレーキが有効な速度以上のときは請求項１及び請求項２の通りであるが、図５で示すように、エンジンブレーキが有効でない、設定した低速走行以下になるとニュートラル専用クラッチが作動して、駆動系（５）へのエンジン動力の伝達を止める構成である。つまり、スピード計測のスピードメーターへの伝達回線で、設定速度以下を計測確認したとき、その設定速度以下の信号を新たに設けた伝達回線により、ブレーキ機構と連動したニュートラル専用クラッチ機構（１１）へ送り、ブレーキを掛けているときに限り、変速機（３）がニュートラルとなる構成である。これは、スピード計測機構（１２）でエンジン動力の変速後の回転数を計測し、基準回転数の設定により、ブレーキ時で基準回転数以下となったときに限りニュートラル専用クラッチ機構（１１）に指示を伝達してニュートラルとするシステムである。ただし、この変速システムはギアから他のギアではなく、クラッチ機構（９）に組み込まれたニュートラル専用クラッチ機構（１１）を制御して「ニュートラル」状態とします。つまり、ブレーキ時で、スピードメーターへの伝達回線で設定速度以下を確認したときは、そのシグナルをニュートラル専用クラッチ機構に伝達して、マニュアル車のクラッチペダルを踏むという機能と同様の指示をブレーキペダル（７）に連動させて、ニュートラル専用クラッチ（１１）によりニュートラルとする。
つまり、ブレーキペダルの連結回路を３分割して、ブレーキペダル（７）を踏むと、既存の油圧ブレーキ、発電機の油圧機構（１０）、そしてスピードメーターが基準回転数以下となったときはニュートラル専用クラッチ機構（１１）に新たに設けた伝達回線により指示を伝え、ブレーキペダルに連動したフットクラッチペダルを踏む状態と同様の構成のニュートラル専用クラッチにより、フットクラッチ専用伝達回路（１３）を通して、ニュートラル専用クラッチ機構（１１）のニュートラル専用クラッチによりニュートラルとする。この作動をブレーキペダルにより制御する。つまり、一定速度以下のときは、スピードメーターに連動させて基準回転数の設定により、その基準回転数となったときは、スピード計測機構（１２）よりの伝達によりプレーキペダルと連動した、ニュートラル専用クラッチ機構（１１）が作動することにより、変速機をニュートラルとする。【００２５】  請求項４の場合は、図６で示す通りである。つまり、請求項１、請求項２、請求項３のエンジンブレーキ発電のブレーキによる制御方法及び装置に於いて、発電蓄電機構（４）にトルクコンバーターと同種の構成である発電変速機構（４ｂ）を新たに組み込み、発電変速機構のギア比を変えるシステムとする。つまり、ブレーキの踏む力の強弱により、発電機の変速を行と言うものであるが、ブレーキを踏む力が強ければ油圧が高まり、それが発電機に対してのトルクが強まったと判断させることにより、変速させます。逆にブレーキを踏む力が弱まれば、油圧が低くなりトルク（この場合は発電機に対する抵抗）が弱くなったと判断させて変速するシステムである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１のブレーキペダルによる発電機作動と停止の制御を示す配置図である。
【図２】  ブレーキペダルを踏んで油圧を上げて、発電機と接続状態を示す配置図（発電時）である。
【図３】  ブレーキペダルを放して、油圧を下げて発電機との接続の解除を示す配置図（非発電時）である。
【図４】  請求項２で特定した発電機の取り付け位置を示し、ブレーキペダルによる発電機作動と停止の制御を示す図である。
【図５】  請求項３のブレーキペダルによる発電機作動と停止、及びクラッチ機構（９）への油圧配管を示す。つまり、ブレーキペダル（７）による伝達経路を３分割して、既存の油圧ブレーキ、油圧機構（１０）、そしてクラッチ機構（９）へ油圧を送り、その圧力での作動を示す図である。
【図６】  請求項４の発電機の変速を示す図である。
【符号の説明】
１    エンジン
１ａ  出力側ギア
３    変速機
３ａ  変速ギア
４    発電蓄電機構
４ａ  発電用ギア
４ｂ  発電変速機構
５    駆動系
５ａ  タイヤ
６    伝達機構
７    フットブレーキペダル
９    クラッチ機構
１０  油圧機構
１１  ニュートラル専用クラッチ機構
１２  スピード計測機構
１３  フットクラッチ専用伝達回路
【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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