(57)【要約】【課題】  既存の装置や配管を利用して化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力装置を提供する。【解決手段】  エンジン２と、エンジン２の出力を車両の駆動力に伝達する動力伝達手段と、圧縮空気で充填されたエア配管１０とエンジン２の出力により車外から空気を供給して、エア配管１０内の圧力を上昇させて圧縮空気を生成するエアコンプレッサ１１と、エアコンプレッサ１１より供給された圧縮空気を蓄積するエアリザーバタンクと、エアリザーバタンクで蓄積された圧縮空気を用いて駆動するエアモータ１６と、エアモータ１６の出力を動力伝達手段に伝達し、車両の駆動力を補助するエアモータ動力伝達部４とを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、又は電動モータを動力とする車両の原動機と、
該原動機の出力を該車両の駆動力に伝達する動力伝達手段と、
圧縮空気で充填された該空気系配管と、
該原動機の出力により車外から空気を供給して、該空気系配管内の圧力を上昇させて該圧縮空気を生成する空気供給手段と、
該空気供給手段より供給された該圧縮空気を蓄積する空気蓄積手段と、
該空気蓄積手段で蓄積された該圧縮空気を用いて駆動する補助動力手段と、
該補助動力手段の出力を該動力伝達手段に伝達し、該車両の駆動力を補助する補助動力伝達手段と、を有することを特徴とする車両の補助動力装置。
【請求項２】
前記空気系配管、前記空気供給手段、及び前記空気蓄積手段は、前記補助動力手段のみに前記圧縮空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の車両の補助動力装置。
【請求項３】
前記補助動力伝達手段は、前記車両において高い駆動力が必要とする際に、前記補助動力手段の出力を前記動力伝達手段に伝達することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の車両の補助動力装置。
【請求項４】
前記車両の原動機の出力、又は前記動力伝達手段により伝わる駆動力を検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知した前記出力、又は前記駆動力に基づいて、前記補助動力手段の出力を制御する補助動力制御手段と、を有し、
前記補助動力伝達手段は、前記補助動力制御手段によって制御された前記補助動力の出力を前記動力伝達手段に伝達することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両の補助動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、又は電動モータを主動力とする車両の原動機を有する車両に設けられ、主動力とは異なる原動機で、主動力による車両の駆動力を補助する補助動力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６と図７は、従来の自動車を説明するための図である。図６は、従来の車両を説明するために車両を上方から概略的に示した構成図である。図６に示すように、車両１は、車両前方中央にエンジン２と、エンジン２が発生した動力を走行状態に応じて適宜駆動力や回転速度を変えるができるトランスミッション３と、トランスミッション３から動力を伝達されるプロペラシャフト５と、プロペラシャフト５から動力が伝達され、回転軸方向を変換するファイナルギア７と、ファイナルギア７から動力が伝達される駆動車輪６とで構成されている。
【０００３】
また、大型車両の中には、エンジン２の力により車外から空気を供給して、エア配管１０内の圧力を上昇させるエアコンプレッサ１１と、エア配管１０内のエアを乾燥させるエアドライア１２と、供給されたエアを蓄積するエアリザーバタンク１３とを有している。このエア配管は、主に車両を減速、停止させるフートブレーキ機構に用いられている。
【０００４】
図７は、従来の車両を説明するための車両のエア系統と油圧系統を模式的に示した構成図である。図７に示すように、エアリザーバタンク１３からのエア圧力をブレーキペダル３０の状態によって可変するブレーキバルブ３１で制御し、制御されたエア圧力により、制動倍力装置３２を作動させて、エア圧力を油圧に変換してホイールシリンダ３４に伝えて制動を行う。
【０００５】
このように、従来から、車両には内燃機関を有するエンジンによって発生した動力を、トランスミッションやプロペラシャフトなどの動力伝達装置を介して、駆動車輪に伝えて走行している。車両を走行させるためには、内燃機関に必要なガソリン、軽油等の化石燃料を必要としている。また、大型車両の中には、ブレーキペダル３０を踏んでからのタイムラグが小さいエア系統と油圧系統を用いたフートブレーキ機構が設けられている。
【０００６】
そのため、化石燃料の大量消費を招き、特に近年の資源不足の懸念や化石燃料を消費することで発生する排気ガスによる環境への悪影響が問題視されてきた。また、車両を発進させる時や坂道を走行させる時に、大きな駆動力が必要となり多量の化石燃料を消費している。そのため、短期間に多量の化石燃料を消費することで発生しやすいＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害物質を含む排気ガスが、排気ガス浄化装置でもあまり浄化されずに車両より排出される。その結果、有害物質による環境汚染が広まり、生態系への影響を与える主要因となってきている。特に、都市部における渋滞における低速走行、発進・停止の繰り返しを強いられるので、大きな問題として取り上げられている。
【０００７】
そこで、化石燃料の効率的な活用を考慮した駆動方法をもつ車両が提案されている。例えば、フートブレーキによる減速時におけるエンジンの回転で発生するエネルギーを油圧に変換して、蓄圧した油圧のエネルギー放出することで、エンジンを回転させて加速を補助する自動車の加速装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平４−２３８７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１では、加圧された油圧では、ブレーキ系統で使用することができないので、補助動力専用の油圧配管、タンク等を車内に設ける必要があるため、車両が重くなり燃費を下げる可能性もある。また、補助動力専用の油圧配管系等を設けるために必要な設計コストや製造コストが大きくなるため、車両にこの補助動力装置を搭載するメリットが小さくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、既存の装置や配管を利用して化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力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】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明の車両用補助動力装置は、内燃機関、又は電動モータを動力とする車両の原動機と、該原動機の出力を該車両の駆動力に伝達する動力伝達手段と、圧縮空気で充填された該空気系配管と、該原動機の出力により車外から空気を供給して、該空気系配管内の圧力を上昇させて該圧縮空気を生成する空気供給手段と、該空気供給手段より供給された該圧縮空気を蓄積する空気蓄積手段と、該空気蓄積手段で蓄積された該圧縮空気を用いて駆動する補助動力手段と、該補助動力手段の出力を該動力伝達手段に伝達し、該車両の駆動力を補助する補助動力伝達手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、原動機の動力によって空気供給手段で生成した圧縮空気を、空気蓄積手段に蓄積して、蓄積された圧縮空気で補助動力手段を駆動して、車両の駆動力を補助することができる。このため、通常は原動機の動力を駆動力として動力伝達手段に伝達しているが、原動機の動力のうち駆動力に変換できなかった動力のロスを利用して、空気供給手段で圧縮空気を生成することで、原動機の動力の効率的な利用ができる。また、この生成された圧縮空気で車両の駆動力を補助する補助動力を生成することができるので、化石燃料を効率的に活用させることができるので、燃費を低減することができる。また、車両によっては、フートブレーキ系統に空気供給手段や空気蓄積手段を使用しているため、この既存の装置、配管を利用して、コストを殆どかけずに車両用補助動力装置を提供することができる。
【００１２】
また、上述の発明に加えて、前記空気系配管、前記空気供給手段、及び前記空気蓄積手段は、前記補助動力手段のみに前記圧縮空気を供給することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、補助動力手段のみに供給する圧縮空気の配管系を有している。このため、補助動力手段に最適な空気圧で圧縮空気を供給することができるので、補助動力手段の故障を未然に防ぐことができるとともに、常に圧縮空気を供給できるので、安定した補助動力の生成が可能である。
【００１４】
また、上述の発明に加えて、前記補助動力伝達手段は、前記車両において高い駆動力が必要とする際に、前記補助動力手段の出力を前記動力伝達手段に伝達することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、補助動力手段によって生成された補助動力は、車両が停止状態から発進する際、徐行状態から加速する際、又は、上り坂を走行の際に高い駆動力が必要な場合に、補助動力伝達手段に伝達される。そのため、高い駆動力を補助動力で一部を補助できるので、エンジン出力が下がり燃費を下げることが可能になる。よって、化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力装置を提供することができる。また、短期間に多量の化石燃料を消費することで発生しやすいＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害物質を含む排気ガスを抑えることができるので、環境にやさしい車両を提供することもできる。
【００１６】
また、上述の発明に加えて、前記車両の原動機の出力、又は前記動力伝達手段により伝わる駆動力を検知する検知手段と、前記検知手段によって検知した前記出力、又は前記駆動力に基づいて、前記補助動力手段の出力を制御する補助動力制御手段と、を有し、前記補助動力伝達手段は、前記補助動力制御手段によって制御された前記補助動力の出力を前記動力伝達手段に伝達することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、検知手段によって検知した駆動力に基づいて補助動力手段を制御する補助動力制御手段を有しているので、補助動力制御手段が制御した補助動力手段の補助動力を動力伝達手段に伝達することができる。そのため、車両の走行状態に応じた駆動力を検知し、必要とする補助動力を即座に判断して補助動力手段を制御することができる。よって、蓄積した圧縮空気や電気を必要な時に必要な量を補助動力へ供給することができるので、エネルギーの効率的な利用をすることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エア配管系の既存の装置や配管を利用して化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態による車両用補助動力装置は、既存でエア配管系を有している車両に適用した例として説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る車両用補助動力装置を設けた車両を上方から概略的に示した構成図である。図１に示すように、車両１は、車両前方中央にエンジン２と、エンジン２が発生した動力を走行状態に応じて適宜駆動力や回転速度を変えるができるトランスミッション３と、トランスミッション３から動力を伝達されるプロペラシャフト５と、プロペラシャフト５から動力が伝達され、回転軸方向を変換するファイナルギア７と、ファイナルギア７から動力が伝達される駆動車輪６とで構成されている。
【００２１】
トランスミッション３とプロペラシャフト５の間にエアモータ動力伝達部４が設けられている。エアモータ動力伝達部４は、車両前方に接続しているトラスミッション３によって回転運動を受けて、車両後方に接続しているプロペラシャフト５へ回転運動を伝達している。エアモータ動力伝達部は、棒状のシャフト部のほぼ中央にシャフト側プーリ１９が備えられている。シャフト側プーリ１９の外周にはプーリベルト１７が巻かれていて、エアモータ１６の動力によりプーリベルト１７が回転することで、シャフト側プーリ１９が回転し、同時にエアモータ動力伝達部４が回転する。この回転運動もプロペラシャフト５へ伝達している。
【００２２】
つまり、エアモータ動力伝達部４は、エンジン１で発生した動力とエアモータ１５で発生した補助動力を車両後方に接続しているプロペラシャフト５へ回転運動として伝達している。エアモータ１６とエアモータ動力伝達部４の構成については、後述する。
【００２３】
また、車両１は、エンジン２の力により車外から空気を供給して、エア配管１０内の圧力を上昇させるエアコンプレッサ１１と、エア配管１０内のエアを乾燥させるエアドライア１２と、供給されたエアを蓄積するエアリザーバタンク１３とを有している。このエア配管は、主に車両を減速、停止させるフートブレーキ機構に用いられている。
【００２４】
エアリザーバタンク１３で蓄積された一部の圧縮空気を減圧弁１４とマグネットバルブ１５を介して、エアモータ１６へ供給している。このエア配管は、エアモータを駆動させるための補助動力用の配管であるが、簡易な構成であるため車両の重量化やコスト増大となることは無い。減圧弁１４は、エアモータ１６へ供給する圧縮空気の圧力を一定にして、急な圧縮空気の圧力変動によるエアモータの故障を未然に防止できる。また、マグネットバルブ１５は、エアモータ１６への圧縮空気の供給、遮断を行って、エアモータ１６の起動、停止を調整して車両の補助動力を制御している。
【００２５】
マグネットバルブ１５は、車両のＩＣ部（図示せず）に接続されていて、車両の速度、エンジン回転数、アクセルの開度、ブレーキバルブの開度等の車両の駆動や制動の情報を基に、車両ＩＣ部からマグネットバルブ１５の開度を調整している。特に、車両が停止状態から発進する際、徐行状態から加速する際、又は、上り坂を走行のエンジン２が高い駆動力を必要とする際に、マグネットバルブ１５の開度を大きくして、エアモータ１６による補助動力を生成している。
【００２６】
図２は、本発明に係る車両用補助動力装置を設けた車両のエア系統と油圧系統を模式的に示した構成図である。図２に示すように、エアリザーバタンク１３からのエア圧力をブレーキペダル３０の状態によって可変するブレーキバルブ３１で制御し、制御されたエア圧力により、制動倍力装置３２を作動させて、エア圧力を油圧に変換する。油圧配管３５内の油圧もよりホイールシリンダ３４に伝えて車両の制動を行う。オイルリザーバ３３は、油圧配管３５内に必要なオイルを供給できるように、一定量のオイルを蓄積している。
【００２７】
また、エンジン２の力により車外から空気を供給して、エア配管１０内の圧力を上昇させるエアコンプレッサ１１と、エア配管１０内のエアを乾燥させるエアドライア１２と、供給されたエアを蓄積するエアリザーバタンク１３とを有している。エア配管１０には、配管内の圧縮空気の圧力を制御して一定に保つために、エアプレッシャレギュレータ２２やロープレッシャーインジゲータ２３やエアプレッシャーゲージ２４を有している。エアコンプレッサ１１で生成された圧縮空気は、チェックバルブ２１を介して圧力を一定にしてエアドライア１２に移動される。エアドライア１２で乾燥させた圧縮空気は、エアリザーバタンク１３で蓄積される。蓄積された圧縮空気は、上述したフートブレーキ系に用いられるが、一部は減圧弁１４、マグネットバルブ１５を介してエアモータ１６へ供給される。
【００２８】
本実施形態の図２と従来の図７とを比較すると、エアリザーバタンク１３からエアモータ１６へ供給されるエア配管だけを付加した構成となっているため、取り付けも容易で、構成する部品も少なく、コストを殆どかけずに車両用補助動力装置を提供することができる。
【００２９】
図３は、本発明に係る車両用補助動力装置と補助動力伝達手段を拡大して示した構成図である。図３に示すように、エアリザーバタンク１３から供給された圧縮空気で駆動するエアモータ１６には、エアモータ側プーリ１８が設けられている。また、エアモータ動力伝達部４には、シャフト側プーリ１９が、エアモータ側プーリ１８に平行となるように設けられている。エアモータ側プーリ１８とシャフト側プーリ１９の外周には、適正な張力で張られたプーリベルト１７が設けられている。エアモータ１６の回転軸が回転することで、エアモータ側プーリ１８が回転する。連動してプーリベルト１７が回転し、同期しながらシャフト側プーリ１９が回転する。そのため、エアモータ動力伝達部４が回転して、車両後方のプロペラシャフト５へその回転運動を伝達することができる。
【００３０】
また、エアモータ側プーリ１８には、電磁クラッチ２０が設けられている。この電磁クラッチ２０は、エアモータ動力伝達部４が高速回転時に、エアモータにその回転を遮断するための装置であり、電気信号によって、エアモータ軸への回転の伝道と遮断を切り替えることができる。電磁クラッチ２０は、車両のＩＣ部（図示せず）に配線されていて、車両の速度、エンジン回転数、アクセルの開度、ブレーキバルブの開度等の車両の駆動や制動の情報を基に、車両ＩＣ部から電磁クラッチ２０へ電気信号を送って、エアモータ軸への回転の伝導と遮断の切り替えを行っている。
【００３１】
このように、チェックバルブ２１や電磁クラッチ２０によって補助動力の制御を行い、車両の走行状態に応じた駆動力を検知し、必要とする補助動力を即座に判断してエアモータ１６を制御することができる。よって、蓄積した圧縮空気を必要な時に必要な量をエアモータ１６へ供給することができるので、エネルギーの効率的な利用をすることが可能である。
【００３２】
以上、本実施形態において、原動機の動力によって空気供給手段で生成した圧縮空気を、空気蓄積手段に蓄積して、蓄積された圧縮空気で補助動力手段を駆動して、車両の駆動力を補助することができる。このため、通常は原動機の動力を駆動力として動力伝達手段に伝達しているが、原動機の動力のうち駆動力に変換できなかった動力のロスを利用して、空気供給手段で圧縮空気を生成することで、原動機の動力の効率的な利用ができる。また、この生成された圧縮空気で車両の駆動力を補助する補助動力を生成することができるので、化石燃料を効率的に活用させることができるので、燃費を低減することができる。また、例えば大型車両の場合、フートブレーキ系統に空気供給手段や空気蓄積手段を使用しているため、この既存の装置、配管を利用して、コストを殆どかけずに車両用補助動力装置を提供することができる。
【００３３】
また、本実施形態において、補助動力手段によって生成された補助動力は、車両が停止状態から発進する際、徐行状態から加速する際、又は、上り坂を走行の際に高い駆動力が必要な場合に、補助動力伝達手段に伝達される。そのため、高い駆動力を補助動力で一部を補助できるので、エンジン出力が下がり燃費を下げることが可能になる。よって、化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力装置を提供することができる。また、短期間に多量の化石燃料を消費することで発生しやすいＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害物質を含む排気ガスを抑えることができるので、環境にやさしい車両を提供することもできる。
【００３４】
また、本実施形態において、検知手段によって検知した駆動力に基づいて補助動力手段を制御する補助動力制御手段を有しているので、補助動力制御手段が制御した補助動力手段の補助動力を動力伝達手段に伝達することができる。そのため、車両の走行状態に応じた駆動力を検知し、必要とする補助動力を即座に判断して補助動力手段を制御することができる。よって、蓄積した圧縮空気や電気を必要な時に必要な量を補助動力へ供給することができるので、エネルギーの効率的な利用をすることが可能である。
【００３５】
また、本実施形態において、エアモータ動力伝達部４は、トランスミッション３のすぐ後方に設けているが、特にこれに限定しない。例えば、プロペラシャフト５のいずれの位置にでも設置可能である。この構成を図４と図５で別実施例として説明する。
【００３６】
図４と図５は、本発明に係る車両用補助動力装置を設けた別実施例の車両を上方から概略的に示した構成図である。図４に示すように、プロペラシャフト５のほぼ中央にエアモータ動力伝達部４を設けている。トランスミッション３によって受ける回転運動を前方のプロペラシャフト５から、エアモータ動力伝達部４へ回転運動を伝達している。この構成を除いて図１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３７】
図５に示すように、プロペラシャフト５の後端にエアモータ動力伝達部４を設けている。トランスミッション３によって受ける回転運動をプロペラシャフト５から、エアモータ動力伝達部４へ回転運動を伝達している。また、エアモータ動力伝達部４は、ファイナルギア７へ回転運動を伝達する。この構成を除いて図１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３８】
このように、エアモータ動力伝達部４は、エンジン１が作り出した動力を駆動車輪まで伝達する動力伝達手段のいずれかの位置に設けることで、エアモータが生成する補助動力を動力伝達手段に伝達することができる。
【００３９】
以上、本実施形態において、エア配管系の既存の装置や配管を利用して化石燃料の消費を低減することができる車両用補助動力装置を提供することができる。
【００４０】
また、本実施形態において、補助動力手段のみに供給する圧縮空気の配管系を有しても構わない。この場合、補助動力手段に最適な空気圧で圧縮空気を供給することができるので、補助動力手段の故障を未然に防ぐことができるとともに、常に圧縮空気を供給できるので、安定した補助動力の生成が可能である。
【００４１】
また、本実施形態において、補助動力伝達手段として、プーリベルト１７を設けているが、特にこれに限定しない。例えば、補助動力伝達手段をホイールギアとして、補助動力手段のエアモータ１６の回転駆動力を、動力伝達手段であるエアモータ動力駆動部４及びプロペラシャフト５に伝達しても構わない。
【００４２】
また、本実施形態において、電磁クラッチ２０を補助動力手段のエアモータ１６の回転軸上に設けているが、特にこれに限定しない。例えば、電磁クラッチ２０を動力伝達手段であるエアモータ動力駆動部４の近傍に設け、エアモータ動力駆動部４の回転軸に働きかけて補助動力の制御をしても構わない。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る車両用補助動力装置を設けた車両を上方から概略的に示した構成図である。
【図２】本発明に係る車両用補助動力装置を設けた車両のエア系統と油圧系統を模式的に示した構成図である。
【図３】本発明に係る車両用補助動力装置と補助動力伝達手段を拡大して示した構成図である。
【図４】本発明に係る車両用補助動力装置を設けた別実施例の車両を上方から概略的に示した構成図である。
【図５】本発明に係る車両用補助動力装置を設けた別実施例の車両を上方から概略的に示した構成図である。
【図６】従来の車両を説明するために車両を上方から概略的に示した構成図である。
【図７】従来の車両を説明するための車両のエア系統と油圧系統を模式的に示した構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      車両
２      エンジン
３      トランスミッション
４      エアモータ動力伝達部
５      プロペラシャフト
６      駆動車輪
７      ファイナルギア
１０    エア配管
１１    エアコンプレッサ
１２    エアドライア
１３    エアリザーバタンク
１４    減圧弁
１５    マグネットバルブ
１６    エアモータ
１７    プーリベルト
１８    エアモータ側プーリ
１９    シャフト側プーリ
２０    電磁クラッチ
２１    チェックバルブ
２２    エアプレッシャレギュレータ
２３    ロープレッシャーインジゲータ
２４    エアプレッシャーゲージ
３０    ブレーキペダル
３１    ブレーキバルブ
３２    制動倍力装置
３３    オイルリザーバ
３４    ホイールシリンダ
３５    油圧配管
【図１】
2009067267.tif 000003
【図２】
2009067267.tif 000004
【図３】
2009067267.tif 000005
【図４】
2009067267.tif 000006
【図５】
2009067267.tif 000007
【図６】
2009067267.tif 000008
【図７】
2009067267.tif 000009