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技術 車両のブレーキ時の慣性力を次の発進時の補助動力として回生する装置

出願人 磯川廣喜
発明者 磯川廣喜
出願日 2018年2月28日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-050165
公開日 2019年9月12日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-152322
状態 未査定
技術分野 制動要素、初動装置 ブレーキ装置 車両の乗手推進、伝動装置 一方向・自動クラッチ、異種クラッチ組合わせ
主要キーワード 駆動側傘歯車 最大許容応力 スライドボス 駆動軸歯車 両傘歯車 遊星傘歯車 目線方向 リング状歯車
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

走行状態にある車両のブレーキ時の慣性力でばねに変位量を与え、該変位量が戻る際の復帰トルクを次の発進時の補助力として回生する装置を提供する。

解決手段

同軸上で対向する一対の傘歯車の一方を駆動側傘歯車4として車両の駆動軸または車輪連動させ、他方を補助動力発生源であるばね部材を固着してばね側傘歯車5となし、該両傘歯車4・5間をその相対的な駆動及び空転を制御する一方向クラッチ7で連結し、該両傘歯車4・5に噛み合う遊星傘歯車8をその自転及び公転を自在に支持するキャリア9を車両のブレーキに連動させることにより、ブレーキ時に遊星傘歯車8の公転を止めてばね側傘歯車5を逆転させることでばね部材を巻き込み、ブレーキ解放によってばね部材が復帰する際の力と方向を一方向クラッチ7により駆動側傘歯車4にそのまま伝えて補助力として回生する。

概要

背景

車両の制動時の慣性力ゼンマイばね等を巻き込んで、これを次の発進時に補助動力として利用する発想自体は誰もが考える。しかし駆動軸の回転に従動させて補助動力の発生部材であるばねに角度変位を与え、該部材が自然復帰する際のトルク補助力として駆動軸に戻す時、回転方向を逆にして戻さなくてはならないが、この切換え操作を駆動軸との接続を瞬時でも切ることなく行える構成でなくてはならない。

概要

走行状態にある車両のブレーキ時の慣性力でばねに変位量を与え、該変位量が戻る際の復帰トルクを次の発進時の補助力として回生する装置を提供する。同軸上で対向する一対の傘歯車の一方を駆動側傘歯車4として車両の駆動軸または車輪連動させ、他方を補助動力の発生源であるばね部材を固着してばね側傘歯車5となし、該両傘歯車4・5間をその相対的な駆動及び空転を制御する一方向クラッチ7で連結し、該両傘歯車4・5に噛み合う遊星傘歯車8をその自転及び公転を自在に支持するキャリア9を車両のブレーキに連動させることにより、ブレーキ時に遊星傘歯車8の公転を止めてばね側傘歯車5を逆転させることでばね部材を巻き込み、ブレーキ解放によってばね部材が復帰する際の力と方向を一方向クラッチ7により駆動側傘歯車4にそのまま伝えて補助力として回生する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

支軸(6)上で対向する一対の傘歯車の一方を駆動側傘歯車(4)として車両の駆動軸または車輪連動させ、他方を角度変位が与えられてその角度変位が戻る時の復帰トルク補助動力発生源となるばね部材を固着してばね側傘歯車(5)となし、両傘歯車(4・5)間をその相対的な駆動及び空転を制御する一方向クラッチ(7)で連結し、両傘歯車(4・5)に噛合う遊星傘歯車(8)をその自転を自在に軸支しながら支軸(6)を軸に回転自在なキャリア(9)を車両のブレーキ装置に連動させた、車両のブレーキ時の慣性力を次の発進時の補助動力として回生する装置。

技術分野

0001

本発明は、車両の駆動軸及びブレーキ連動させて、ねじりコイルばねうずまきばね等のばね部材を、制動時において駆動軸の回転に準じた方向とは逆の回転方向に巻き込んでエネルギーを蓄え、次の発進時またはブレーキの解放時に、該ばねの復帰トルクをそのまま駆動軸に戻してやることで補助動力となす装置に関するものである。

背景技術

0002

車両の制動時の慣性力ゼンマイばね等を巻き込んで、これを次の発進時に補助動力として利用する発想自体は誰もが考える。しかし駆動軸の回転に従動させて補助動力の発生部材であるばねに角度変位を与え、該部材が自然復帰する際のトルク補助力として駆動軸に戻す時、回転方向を逆にして戻さなくてはならないが、この切換え操作を駆動軸との接続を瞬時でも切ることなく行える構成でなくてはならない。

発明が解決しようとする課題

0003

回転方向を逆にするには、アイドル歯車を噛ませればよいが、その切換え操作時にどうしても駆動軸とばね部材の間の接続が切れるためばね部材は瞬時に空転しトルクは消滅する。つまり機械的接続を切らずに回転方向を変える必要がある。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、同軸上で対向する一対の傘歯車の一方を駆動軸に連動させ、他方には補助動力の発生源であるばね部材を固着して両傘歯車一方向クラッチ係合させる。そして該両傘歯車と噛み合う遊星傘歯車自転及び公転を自在に支持するリング状のキャリアをブレーキに連動させることで課題を解決するものであり、ブレーキによりキャリアの回転が止められるとばね部材を固着した傘歯車は遊星傘歯車によって駆動軸側の傘歯車の回転とは逆の方向に回転してばね部材に角度変位を与える。この時の両傘歯車間は一方向クラッチによって相互に空転する関係に組まれる。ブレーキ開放によりキャリアの回転が自由になるとばね部材の復帰も自由になり該部材を固着した傘歯車は、対向する駆動軸側の傘歯車にブレーキ時に回転していた方向と同じ方向に回転を伝えることになるが、この時の両傘歯車を繋ぐ一方向クラッチは駆動状態であり、よって両傘歯車及び遊星傘歯車更にキャリアも一体となって同方向に回転し、ばね部材の復帰トルクはそのまま車両の前進方向の補助力として駆動軸に返されることになる。

発明の効果

0005

これにより、一時停止等でブレーキをかけるとばね部材が巻き込まれ、ブレーキを開放すれば巻き込まれたばねの復帰力が駆動軸に前進方向の力としてそのまま返されることになる。補助力として働くのは駆動輪の数回転分ではあるが、発進時により多くのエネルギーが必要とされる車両の省エネを考えた時その効果は充分であり、排気ガスの削減にも寄与するものと考える。

0006

また、自転車においては補助力の分、速度が増すため発進時の速度不足に起因するふらつきが減少して安定性増しその分安全性も増すものと考える。

図面の簡単な説明

0007

本発明を自動車において実施するための一形態の断面図である。図1中の部分拡大図である。図2中のA−A線断面図である。 本発明を自転車において実施するための一形態の断面図である。図4中の部分拡大図である。図5中のB−B線断面図である。 本発明を自転車において実施するための一形態の断面図であり、ばね部材を渦巻きばねとしたものである。図7中のC−C線断面図である。図7中のD−D線断面図である。

0008

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

0009

図1は自動車における一実施形態であり、ばね部材及びブレーキ部を除き、路面の凹凸でも軸の揺動が無い減速機ケース18の内部に組み込まれる。駆動側傘歯車4は歯車3及び駆動軸歯車2を介して駆動軸1と直結し、該傘歯車4と対向するばね側傘歯車5には円筒状にまかれた矩形断面のねじりコイルばね14が固着され、駆動側傘歯車4に固着された支軸6と一方向クラッチ7を介して組み込まれる。両傘歯車4・5に挟まれ支軸6を軸として回転自在なキャリア9には両傘歯車4・5に噛み合う遊星傘歯車8が軸心10及び該軸心10を押さえカラー11により組み込まれ、且つ、リング状歯車12が固着されて、ブレーキドラム13に繋がる歯車31と噛み合う。ねじりコイルばね14には両端にボス15及びスライドボス16が固着されて一方がばね側傘歯車5に螺合され、他端のスライドボス16は該ばね14が巻き込まれた際の巻数の増加に伴う自由長の変化を考慮して、ばねカバー17とスラスト方向の滑りを自在としながら回転は止める形状で嵌合される。ブレーキ部についてはブレーキドラム13を一例として図示して詳細は省略とする。

0010

回転方向を決める目線方向を矢印Xとして作動を以下に説明する。自動車が前進する時の駆動軸1の回転方向を矢印CW41とすると、駆動側傘歯車4及び支軸6の回転方向は歯車3によって矢印CCW42であって、この時のばね側傘歯車5に圧入固着される一方向クラッチ7と支軸6は空転するよう組みこまれる。そして無ブレーキ状態ではばね側傘歯車5がねじりコイルばね14により止められているため減速はされるがキャリア9も矢印CCW42方向に回転している。次にブレーキが掛けられキャリア9の回転が止められと遊星傘歯車8によってばね側傘歯車5は矢印CW43方向に回転してねじりコイルばね14を巻き込む。巻き込み方向に対し該ばね14とボス15の締着がより増すように該ばね14の巻方向右巻きにとられる。当然ながらこの時の一方向クラッチ7は空転状態である。

0011

ブレーキを開放するとねじりコイルばね14の復帰力によりばね側傘歯車5は矢印CCW44方向に回されるが、このばね側傘歯車5からの該方向44の入力に対する一方向クラッチ7はそのくさび作用で駆動状態であり駆動側傘歯車4もキャリア9も同方向に回転し、駆動軸1に矢印CW41つまり前進方向の回転力を与える。

0012

図4は本発明を自転車において実施した一形態であって、カラー11を固着したキャリア9をブレーキドラムとして作用させて直接ブレーキに連動させるものであり、駆動側傘歯車4は歯車3及びハブ歯車22を介してハブ20と直結し、一方向クラッチ7を圧入固着したばね側傘歯車5は駆動側傘歯車4に固着した支軸6と嵌合する。カラー11の外周に配置されて摩擦材25を固着したバンド26は引張コイルばね29を介してブレーキロープ27に繋がる。該ばね29の強さはねじりコイルばね28の最大許容応力を超えて巻き込まれるのを防止するものであり、該応力を超えるとキャリア9と摩擦材25間が滑る力関係に設定される。

実施例

0013

図7は自転車への実施形態であり、ばね部材に非接触型渦巻ばね30を用いた実施例である。

0014

1駆動軸
2駆動軸歯車
3歯車
4駆動側傘歯車
5 ばね側傘歯車
6支軸
7一方向クラッチ
8遊星傘歯車
9キャリア
10軸心
11カラー
12リング状歯車
13ブレーキドラム
14ねじりコイルばね
15ボス
16スライドボス
17 ばねカバー
18減速機ケース
19軸受
20 ハブ
21スポーク
22ハブ歯車
23ハブ軸
24フレーム
25摩擦材
26バンド
27ブレーキロープ
28 ねじりコイルばね
29引張コイルばね
30渦巻ばね
31 歯車
32 平行キー
33キー
34止め輪
35防塵ボス

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