(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの回転エネルギをより効率的に利用して発電することができる車両用発電装置を提供する。【解決手段】発電機３１が、ステアリングシャフト１２を含むシャフト部材１９に固定された円環状の永久磁石からなるロータ３３と、ロータ３３に対向して配設されるステータ３５と、を有し、ステアリングホイール１１と共に回転するロータ３３の回転エネルギを電気エネルギに変換する構成とする。【選択図】図１
2017165335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転を利用して発電する発電機を備える車両用発電装置であって、
前記発電機は、一端側が前記ステアリングホイールに接続されるステアリングシャフトを含むシャフト部材に固定された円環状の永久磁石からなるロータと、
前記ロータに対向して配設されるステータと、を有し、
前記ステアリングホイールと共に回転する前記ロータの回転エネルギを電気エネルギに変換する
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用発電装置において、
前記ロータが、前記ステアリングシャフトに設けられている
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用発電装置において、
前記ステアリングシャフトの他端側にはラックとピニオンギヤとを備えるステアリングギヤボックスが連結され、
前記シャフト部材は、前記ピニオンギヤが設けられる入力シャフトを含み、
前記ロータが、前記入力シャフトの先端部に設けられている
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用発電装置において、
前記ロータの外側には、樹脂材料で形成され当該ロータを覆うカバー部材が設けられ、該カバー部材の外側に前記ステータが設けられている
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の車両用発電装置において、
前記発電機から出力される出力電流を整流する整流ブリッジ回路を備えている
ことを特徴とする車両用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールを操作する際の回転エネルギを利用して発電する車両用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを備える車両には、エンジンの回転エネルギ（運動エネルギ）を利用して発電する発電機（オルタネータ）を備える発電装置が搭載されている。発電装置により発電された電力は、各種補機類に電力を供給する補機バッテリの充電等に用いられている。さらに、車両には、エンジン以外でも走行中に運動エネルギが生じる部分があり、この運動エネルギを電気エネルギに変換して回収する技術が提案されている。例えば、ステアリングホイールの回転運動により揺動運動する振り子と、振り子の回転軸の回転運動を増幅して発電機に伝えるギヤと、回転運動を電気エネルギに変換して発電する直流発電機と、発電機で生じた電気エネルギを一時的に蓄えておくキャパシタと、を備える車両用発電装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
なお、このような車両用発電装置は、エンジンを備える車両だけでなく、勿論、エンジンを備えていない電気自動車等にも適用可能なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の車両発電装置によれば、ステアリングホイールの回転エネルギを利用して発電することはできる。しかしながら、特許文献１に記載の装置では、発電効率が低いという問題がある。
【０００６】
詳しくは、特許文献１に記載の装置は、リモコンスイッチに供給する電力を発電するためにステアリングホイール内に設けられた小型の装置であり、その発電量は極めて少ない。また特許文献１に記載の装置は、ステアリングホイールの回転運動を振り子の揺動運動に変換し、さらにその揺動運動を回転運動に変換した後、その回転運動を利用して直流発電機で発電を行うものであり、エネルギロスが大きいと考えられる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールの回転エネルギをより効率的に利用して発電することができる車両用発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ステアリングホイールの回転を利用して発電する発電機を備える車両用発電装置であって、前記発電機は、一端側が前記ステアリングホイールに接続されるステアリングシャフトを含むシャフト部材に固定された円環状の永久磁石からなるロータと、前記ロータに対向して配設されるステータと、を有し、前記ステアリングホイールと共に回転する前記ロータの回転エネルギを電気エネルギに変換することを特徴とする車両用発電装置にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の車両用発電装置において、前記ロータが、前記ステアリングシャフトに設けられていることを特徴とする車両用発電装置にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車両用発電装置において、前記ステアリングシャフトの他端側にはラックとピニオンギヤとを備えるステアリングギヤボックスが連結され、前記シャフト部材は、前記ピニオンギヤが設けられる入力シャフトを含み、前記ロータが、前記入力シャフトの先端部に設けられていることを特徴とする車両用発電装置にある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第３の態様の車両用発電装置において、前記ロータの外側には、樹脂材料で形成され当該ロータを覆うカバー部材が設けられ、該カバー部材の外側に前記ステータが設けられていることを特徴とする車両用発電装置にある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様の車両用発電装置において、前記発電機から出力される出力電流を整流する整流ブリッジ回路を備えていることを特徴とする車両用発電装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
かかる本発明の車両用発電装置によれば、ステアリングホイールの回転エネルギを効率的に利用して発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る車両用発電装置を含むステアリング装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る車両用発電装置を含むステアリング装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】ステアリング装置のステアリングギヤボックス部分の概略構成を示す一部断面図である。
【図４】実施形態１に係る発電機の概略構成を示す平面図である。
【図５】実施形態１に係る車両用発電装置の概略構成を示す回路図である。
【図６】実施形態２に係る車両用発電装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
まずは本実施形態の車両用発電装置が搭載される車両のステアリング装置の概略構成について説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、車両のステアリング装置１０は、運転者によって回転操作されるステアリングホイール１１を備えている。ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２の一端側に固定されている。なお図示は省略するが、ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１が操作された際、その操作に伴って回転するように車体に支持されている。
【００１７】
ここで、ステアリングシャフト１２は、本実施形態では、第１のシャフト１２ａ及び第２のシャフト１２ｂを有し、これら第１のシャフト１２ａ及び第２のシャフト１２ｂは、例えば、ユニバーサルジョイント等で構成されるジョイント部材１３Ａによって連結されている。なおステアリングシャフト１２を構成するシャフトの本数は特に限定されるものではない。ステアリングシャフト１２は、３本以上のシャフトで構成されていてもよいし、１本のシャフトで構成されていてもよい。
【００１８】
またステアリングシャフト１２は、図２に示すようにダッシュパネル２０を貫通して車室２１からエンジンルーム２２まで延設されている。本実施形態では、ステアリングシャフト１２を構成する第２のシャフト１２ｂが車室２１からエンジンルーム２２に亘って配置されている。
【００１９】
このようなステアリングシャフト１２の他端側には、ジョイント部材１３Ｂを介してステアリングギヤボックス１４を構成する入力シャフト１５が連結されている。ステアリングギヤボックス１４は、図３に示すように、ラック１６と、入力シャフト１５に設けられラック１６に噛合するピニオンギヤ１７と、を備えており、ステアリングシャフト１２の回転運動を左右の直線運動に変換する。
【００２０】
またステアリングギヤボックス１４が備えるラック１６の両端には、タイロッド１８Ａ，１８Ｂが接続されている（図１参照）。これらのタイロッド１８Ａ，１８Ｂには、図示しない左右の車輪（前輪）がそれぞれ接続されている。
【００２１】
本実施形態に係る車両用発電装置３０は、このような構成のステアリング装置１０に設けられ、運転者がステアリングホイール１１を操作した際の回転エネルギ（回転運動）を利用して発電する発電機３１を備えている。この発電機３１は、整流ブリッジ回路３２を介して補機バッテリ２３に接続されている。
【００２２】
なお補機バッテリ２３は、車両が備える各種補機類に電力を供給するためのバッテリ（二次電池）であり、発電機３１から供給される電力によっても充電されるように構成されている。
【００２３】
発電機３１は、ステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に接続される入力シャフト１５とを含むシャフト部材１９に設けられている。すなわち発電機３１が設けられるシャフト部材１９とは、運転者によるステアリングホイール１１の回転操作に伴って回転運動する部材をいう。
【００２４】
発電機３１は、いわゆるインナ・ロータ型の単相交流発電機であり、図４に示すように、ロータ３３と、ロータ３３に対向して配設されるステータユニット３４と、を備えている。ロータ３３は、円環状の永久磁石で構成され、ステアリングシャフト１２の第２のシャフト１２ｂに固定されている。本実施形態では、第２のシャフト１２ｂのダッシュパネル２０よりも車室２１側にロータ３３が固定されている（図２参照）。ステータユニット３４は、ステータ３５が開閉可能なステータケース３６内に収容されたものであり、ロータ３３の周囲に配設されている。図示は省略するがステータユニット３４を構成するステータケース３６は、ステータ３５がロータ３３に対向するように車体に支持されている。なおステータ３５の構造は、特に限定されず、既存のものを採用すればよい。
【００２５】
整流ブリッジ回路（整流装置）３２は、発電機３１から出力される出力電力の整流を行う。本実施形態では、整流ブリッジ回路３２は、図５に示すように、４つのダイオード３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ）を備え、発電機３１から出力された交流電流である出力電流を補機バッテリ２３の極性に合わせた直流電流に整流する。
【００２６】
例えば、運転者がステアリングホイール１１を左右方向の一方側に回転させると、ロータ３３の回転に伴い、例えば、図５（ａ）中に矢印で示す第１の方向の出力電流が発電機３１から出力され、発電機３１と補機バッテリ２３との間にはダイオード３７ａ，３７ｂを含む回路が形成される。一方、運転者がステアリングホイール１１を左右方向の他方側に回転させると、ロータ３３の回転に伴い、例えば、図５（ｂ）中に矢印で示す第２の方向（第１の方向とは逆方向）の出力電流が発電機３１から出力され、発電機３１と補機バッテリ２３との間にはダイオード３７ｃ，３７ｄを含む回路が形成される。
【００２７】
このように本実施形態に係る車両用発電装置３０では、ステアリングホイール１１の回転方向によって発電機３１から異なる向きの出力電流が出力されるが、発電機３１から出力された出力電流は、整流ブリッジ回路３２によって整流される。このため、ステアリングホイール１１の回転方向に拘わらず、補機バッテリ２３には、その極性に合わせた向き（図５に示す例では下向き）の直流電流が供給される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用発電装置３０では、ステアリングホイール１１に連結されたシャフト部材１９に発電機３１を備えているため、ステアリングホイール１１の回転エネルギ（運動エネルギ）を効率的に電気エネルギに変換して発電することができる。すなわちステアリングホイール１１の回転エネルギを効率的に電気エネルギとして回収することができる。したがって、従来の装置に比べて発電量を増加させることができる。
【００２９】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る車両用発電装置を構成する発電機の概略構成を示す断面図である。
本実施形態は、シャフト部材１９に対して発電機３１を設ける位置を変更した例であり、それ以外の構成は実施形態１と同様である。なお図中同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態では、入力シャフト１５が、ピニオンギヤ１７のステアリングシャフト１２とは反対側にラック１６の外側（下方）まで延設された延設部１５ａを備えている。
【００３１】
そして、本実施形態では、発電機３１を構成するロータ３３が、この入力シャフト１５の延設部１５ａに固定されている。ロータ３３及び入力シャフト１５の延設部１５ａは、例えば、樹脂材料等で形成されるカバー部材３８によって覆われている。このカバー部材３８は、ステアリングギヤボックス１４に固定されている。そして、発電機３１を構成するステータユニット３４が、このカバー部材３８の外周部に固定されている。
【００３２】
このような構成としても、上述の実施形態と同様に、発電機３１がステアリングホイール１１の回転エネルギを効率的に電気エネルギに変換して発電することができる。そして、発電機３１で発電された電力によって補機バッテリ２３を充電することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態で例示した車両用発電装置は、一つの発電機を備えているが、二つ以上の発電機を備えていてもよい。この場合、例えば、ステアリングシャフトに二つの発電機を設けるようにしてもよいし、例えば、ステアリングシャフトと、入力シャフトの延設部とに発電機を設けるようにしてもよい。
【００３４】
また上述の実施形態では、発電機としてインナ・ロータ型の単相交流発電機を例示したが、発電機の構成は特に限定されるものではない。例えば、発電機は、インナ・ロータ型に限定されず、いわゆるフラット・ロータ型のものであってもよく、また単相である必要もない。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ステアリング装置
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリングシャフト
１３Ａ，１３Ｂ  ジョイント部材
１４  ステアリングギヤボックス
１５  入力シャフト
１５ａ  延設部
１６  ラック
１７  ピニオンギヤ
１８  タイロッド
１９  シャフト部材
２０  ダッシュパネル
２１  車室
２２  エンジンルーム
２３  補機バッテリ
３０  車両用発電装置
３１  発電機
３２  整流ブリッジ回路
３３  ロータ
３４  ステータユニット
３５  ステータ
３６  ステータケース
３７  ダイオード
３８  カバー部材
【図１】
2017165335.tif 000003
【図２】
2017165335.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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