JPS6036968B2 - フライホイ−ル併用車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比較的小型小容量の２個の原動機、好ましくは
直流又は交流電動機と２個の比較的軽量のフライホイー
ルとによって減速走行時のェネルギを回収保存して車両
の加速に用い、高速走行が可能な省エネルギ車両に関す
るものである。

近年、拝ガス対策とェネルギ節減の観点から電気自動車
などが開発されているが、車両に搭載し得るェネルギ量
すなわちバツテリ容量には限界があるばかりでなく、車
両の急加速時、短時間に大容量の電力を消費することは
バッテリ寿命を損なうので、加速性能がガソリンエンジ
ン自動車に比べて劣るという問題がある。ェネルギ密度
の大きな特殊電池や燃料電池を用いると、そのコストが
大きく、実用化になお研究を要する。

しかし、ェネルギ問題は国家的に深刻な問題であり、走
行のためのェネルギ経費を安くすることは大切なことで
ある。本発明はこのような諸問題に鑑み、常時フライホ
イールに電動機によって回転運動量を蓄え、または減速
時の車両の保有しているェネルギを回転運動量として吸
収蓄積し、車両の発進から高速走行に至る広範な加速の
際に蓄積ェネルギを放出するように構成したフライホイ
ール併用電気車両を提案するものである。

本発明によれば、１個又は複数個の加速用フライホイー
ルと１個又は複数個の減速用フライホイールとが備えら
れ、これらは発進時ともに電動機によって駆動されると
ともに、通常の走行状態において減速用フライホイール
の保有する回転運動ェネルギが加速用フライホイール側
に移換され、減速用フライホイールは低回転速度におか
れて、車両の減速時の慣性ェネルギの吸収に備えている
。

このため減速用フライホイールの回転運動系と加速用フ
ライホイール回転運動系とが差動歯車装置によって結合
され、かつ減速用フライホイールの回転運動系は正転運
動又は逆転運動として差動歯車装置に結合され、余剰ェ
ネルギの回収、放出が行われるようになっている。本発
明の構成を図示の実施例に基づいて説明すると、第１図
において、１，３は後輪、２は後輪１，３に従動軸７の
回転力を伝達する差動歯車装置、４は乾式又は湿式の多
板クラッチ、５は従動軸７の回転を止めるための摩擦ブ
レ−キ、６は従敷軸７を内部に挿適している中空の駆動
軸８に固定した歯車であり、直流電動機、商用周波電動
機又は高周波電動機３４の歯車４１と噛合っている。

９は前記駆動軸８に固定した歯車であり、加速用フライ
ホイール３２と磁気クラッチ３１を介して回転結合され
る傘歯車３３と噛合っている。

１０は駆動軸８の端部にクラッチブレーキ４２を介して
結合される傘歯車である。

２１，１９は前輪であり、従動軸１５の回転力が摩擦ク
ラッチ２２及び差動歯車装置２０を介して伝達されるよ
うになっている。

従敷軸１５を挿適する中空の駆動軸１７には歯車１８が
固定され、高周波電動機２４の歯車２３と噛合っている
。駆動軸１７にはまた互いに向き合っている傘歯車１６
，１４が軸方向摺動可能であって駆動藤１７と回転をと
もにするように支持されており、フライホイール２６に
摩擦滑り継手摩擦クラッチ２５を介して回転結合される
傘歯車２７と噛合うようになっている。１３は駆動軸１
７の端部に固定した傘歯車であり、前述した傘歯車１０
と対向し、これらの間に駆動軸８，１７と直交する軸２
８，１１にそれぞれ支持される傘歯車２９，１２と互い
に噛合って差動歯車装置３０を構成している。

従動軸７，１５の端部にはそれぞれ第２図に示すように
傘歯車３８，３６が固定支持され、これらの間にあって
互いに噛合う中間傘歯車３７，３６が前記軸２８，１１
にそれぞれ遊回転可能に支持されている。

前記クラッチ・ブレーキ４２は例えば傘歯車１０の円錐
面に歯車３９を設け、一方駆動軸８に歯車４０をスプラ
ィン結合し、歯車４０を軸方向に情動させて前記歯車１
０と駆動軸８とが回転結合され、また前記歯車の噛合い
を解くと傘歯車１０‘こブレーキ４３が作用し、駆動軸
８だけが自由に回転することができる。また、多板クラ
ッチ４は従動軸７の入力端に固定した円筒体の内面に、
該円筒体と回転をともにし、かつ軸万向摺動可能の複数
個の環状摩擦板と、これらの環状摩擦板の間にあって従
動軸の出力端と回転をともにしかつ軸方向摺特動可能の
摩擦円板とからなり、これらの摩擦板を軸方向に移動さ
せて互いに０摩擦係合させると、駆動軸７の入力端と出
力端とが互いに回転結合されるようになっている。摩擦
クラッチ２５はフライホイール２６と傘歯車２７とに急
激な回転差動が生じた時、両者に適当な滑りが生じるよ
うに構成される。同様に磁気タクラッチ３１も傘歯車３
３の急激な回転変化に対し、フライホイール３２との間
に滑りが生じるように構成される。各フライホイール３
２，２６は車両に対して水平に、すなわち地面に対して
垂直な軸に取り付けられる。なお、上記実施例では、各
駆動軸８，１７と各フライホイール３２，２６との連結
部に変速歯車装置を設けることは、フライホイールの起
動が容易となり、また車両の走行速度の制御に有効であ
る。

次に、本発明によるフライホイール併用電気自動車の作
動について説明すると、まず車両を発進させる前に、車
戦バッテリから各高周波電動機３４，２４に通電してフ
ライホイール３２，２６をそれぞれ回転駆動する。

このためクラッチ４，２２をそれぞれ遮断しておく。高
周波電動機３４の回転力は歯車４１，６を経て駆動軸８
に伝達され、さらに傘歯車９，３３、クラッチ３１を経
てフライホイール３２に伝達される。同様に高周波電動
機２４の回転力は歯車２３，１８を経て駆動軸１７に伝
達され、さらに傘歯車１４，２７、クラッチ２６を経て
減速用フライホイール２６に伝達さられる。各フライホ
イール３２，２６の回転方向は互いに反対であって、駆
動軸８，１７は同方向である。クラッチ４２は接続状態
にあり、傘歯車１０，１３は互いに一体的に回転し、中
間傘歯車２９，１２は公転し、従動軸７，１５が駆動軸
と同方向に同速度で駆動される。フライホイール３２，
２６がそれぞれ所定の回転速度に達した時、クラッチ４
，２２をそれぞれ接続すると、従勤軸７，１５の回転力
はそれぞれ差動歯車装置２，２０を介して後輪１，３お
よび前輪２１，１９に伝達され、車両を推進させる。車
両は主としてフライホイール３２，２６の保有する回転
ヱネルギによって、クラッチ３１，２５の滑りをともな
って、円滑に加速される。高周波電動機３４，２４は出
力の小さなもので十分である。次に、車両の通常走行状
態は、フライホイールと高周波電動機とで推進されるの
であるが、制動ないし減速に備えて減速用フライホイー
ル２６の運動ェネルギが加速用フライホイール３２に転
換される。

すなわち、傘歯車１４，１６をそれぞれ第１図において
上方に移動させ、傘歯車１４と傘歯車２７との噛合いを
解き、傘歯車１６を傘歯車２７に噛合わせる。従って、
駆動軸１７は逆転することとなり、この結果傘歯車２９
，１２に支軸２８，１１を中心とする回転運動が生じ、
結果として傘歯車１０の速度を増大させ、フライホイー
ル３２の回転運動量を増大させる。従動軸７，１５の回
転速度には変化がなく、フライホイール２６の回転速度
が小さくなり、その分だけフライホイール３２の回転速
度が増大することとなる。車両を減速する場合には、ク
ラッチ４２を遮断しかつ傘歯車１０‘こブレーキをかけ
、電動機３４，２４を電源から遮断し、さらに傘歯車１
４，１６をもとの噛合状態とする。すなわち傘歯車１４
を傘歯車２７に噛合わせると、車両の階行慣性移動によ
る車輪の回転力を受けている従動軸７，１５はそれぞれ
同速度で回転され、支軸２８，１１を公転させる。そし
て各傘歯車２９，１２が支軸２８，１１を中心に回転し
、傘歯車１３だけを駆動し、この回転力は駆動軸１７、
傘歯車１４，２７、クラッチ２５を経てフライホイール
２６に伝達される。このようにして、車両の慣性運動ェ
ネルギはフライホイール２６に吸収され、車両が減速さ
れる。減速操作時、フライホイール３２の回転速度には
変化がなく、電動機２４を発電機として駆動し、バッテ
リを充電するようにすれば、より高い減速効果が得られ
る。逆に車両の高速走行を得る場合には、クラッチ４を
遮断し、ブレーキ５によって従動軸７を減速させると、
従動趨１５との間に相対速度が生じ、同速度で駆動され
ている駆動軸８，１７の回転に対し、傘歯車３７，３５
の支軸２８，１１を中心とする回転が生じ、従動軸７の
減速分だけ従動軸１５が増速され、この回転力は前輪１
９，２１だけに伝達され、後輪は遊回転する。

次に、車両を後退させる場合には、クラッチ４２を遮断
し、かつブレーキをかけて傘歯車１０の回転を停止させ
、かつ傘歯車２７に傘歯車１６を噛合わせると、駆動軸
１７が逆転しこの回転力は傘歯車１３に噛合う傘歯車２
９，１２の支軸２８，１１を中心とする回転を伴ないつ
つ前記支軸２８，１１を従動軸１５，７を中心として回
転させ、従動軸７，１５を逆転させる。

なお、車両が長い下り坂を走行するような場合、各フラ
イホイール３２，２６が過度の回転速度に達し、減速効
果を発揮し得ない時は、傘歯車２７に傘歯車１６を噛合
せて、フライホイール２６を逆転させれば、大きな減速
効果が得られる。

第３図に加速用と減速用の各フライホイールを４個ずつ
用いた場合の実施例を示し、同様の構成部材に第１図と
同様の符号が付されている。以上説明したように、本発
明によるフライホイール併用電気自動車は、加速用フラ
イホイールと減速用フライホイールとを備え、これらの
回転運動系が差動歯車装置を介して車輪を駆動するため
の従動軸に結合されるとともに、車両の減速操作に際し
ては車両の慣性による車輪の回転力が前記差動歯車装置
を経て減速用フライホイールの駆動に供されるように構
成されているので、車両を駆動するための電動機の出力
が小さくてもフライホイールに蓄積した回転力を利用し
て十分な加速性能を発揮し、減速時には車両の慣性ェネ
ルギが減速用フライホイールに吸収蓄積され、走行速度
が大きいほど高い制動効果を発揮する。また、加速操作
に際して一時的に大容量の電力を消費すると、いうよう
なバッテリにとって好ましくない事態を避けることがで
きるという利点がある。そして、フライホイールの自転
速度を約１００００〜３０００仇．ｐ．ｍとすれば、実
用上比較的小さなものでも、その数を４個又は６個用い
ることで、十分ェネルギの保存が可能であり、伝導機構
に加わるトルクも小さいので、その構成を４・型軽量と
することができる。伝導機構の歯車を摩擦車としてもト
ルク伝達は可能であり、歯車騒音を解消することができ
る。なお、電動機３２，２４としては、３００ＨＺ程度
の高周波によって駆動される高周波誘導電動機が用いら
れる。

この高周波誘導電動機は可変周波数型ィンバー夕を用い
れば自由に車両の走行速度を制御することが可能である
が、定周波数型ィンバータを用いる時は変速装置の併用
によってほぼ定格出力で効率の高い運転が得られる。し
かし、電動機の代わびこエンジン、ガスタービンを用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフライホイール併用車両の構成図
、第２図は同車両における差動歯車装置の拡大図、第３
図は本発明の部分的変更実施例に係る車両の構成図であ
る。 ２：差動歯車装置、４：湿式多板クラッチ、５：摩擦ブ
レーキ、７：従動軸、８：駆動軸、１０：傘歯車、１２
，１３：傘歯車、１５：従動軸、１７：駆動軸、２０：
差動歯車装置、２２：摩擦クラッチ、２４：高周波電動
機、２６：減速用フライホイール、２９：傘歯車、３０
：差動歯車装置、３２：加速用フライホイール、３４：
高周波電動機、３５：中間傘歯車、３６：傘歯車、３７
：中間傘歯車、３８：傘歯車、４２：クラッチ・ブレー
キ。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加速用フライホイールと、減速用フライホイールと
   、加速用フライホイール及び第１の原動機により回転結
   合される第１の中空駆動軸と、減速用フライホイール及
   び第２の原動機により回転結合される第２の中空駆動軸
   と、前記１対の中空駆動軸に挿通されかつ前輪及び後輪
   にそれぞれ回転結合される１対の従動軸と、差動歯車装
   置とを有し、該差動歯車装置は前記１対の中空駆動軸に
   支持される１対の駆動傘歯車と、該１対の傘歯車の間に
   あつて互いに噛合う第１の中間傘歯車と、前記１対の駆
   動傘歯車の内側にあつてそれぞれ前記１対の従動軸に支
   持される１対の従動傘歯車と、該１対の従動傘歯車の間
   にあつて互いに噛合う第２の中間傘歯車とを有し、前記
   第１、第２の中間傘歯車は前記駆動軸と直交しかつ駆動
   軸を中心として回転可能の軸に支持され、前記駆動軸の
   一方とこれに支持される傘歯車との間にクラツチ・ブレ
   ーキを、前記駆動軸の他方と前記減速用フライホイール
   との間に可逆転歯車荘置をそれぞれ設けてなるフライホ
   イール併用車両。 ２ 特許請求の範囲１に記載のフライホイール併用車両
   において、各歯車が摩擦車であるフライホイール併用車
   両。