| 【発明の名称】 |
車輌のばね上ばね下間の電力供給装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】井上 英之
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| 【要約】 |
【課題】車輌が過酷な条件にて長期間使用される場合にもばね上とばね下との間に電力を確実に供給する。
【解決手段】車輌のばね上部材としてのサスペンションメンバ１２に設けられた棒体４０に固定されたコイル１６と、ばね下部材としてのロアアーム１４に固定されたコイル１８とを有し、これらのコイルの間の電磁誘導によりばね上とばね下との間に交流電力を供給する。コイル１６及び１８は車輪が中立位置にあるときには実質的に互いに同軸状態にて嵌合し、車輪のバウンド、リバウンドによりロアアーム３４が軸線４０の周りに枢動しても互いに物理的に干渉することなく嵌合状態を維持するよう、二つのコイルは径方向に互いに隔置されると共に、一方のコイルは他方のコイルよりも十分に長い軸線方向長さを有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】車輌のばね上部材に設けられた第一のコイルと、車輌のばね下部材に設けられた第二のコイルとを有し、前記第一のコイルと前記第二のコイルとの間の電磁誘導によりばね上とばね下との間に交流電力を供給することを特徴とする電力供給装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車輌の電力供給装置に係り、更に詳細には車輌のばね上とばね下との間に電力を供給する電力供給装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の車輌のばね下に設けられる電気的駆動装置の一つとして、例えば特開昭６３−２６６２２８号公報に記載されている如き電動式ブレーキ装置の超音波モータがある。電動式ブレーキ装置に於いては、ブレーキパッドやブレーキシューの如き可動部材が超音波モータにより駆動され、超音波モータがブレーキペダルの踏み込み量に応じて制御され、車輪と共に回転するブレーキロータやブレーキドラムの如き回転部材に対し可動部材の摩擦材料が押し付けられることによって制動摩擦力が発生される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の電動式ブレーキ装置に於いては、超音波モータはばね下部材に設けられるので、ばね上としての車体に設けられた電源より超音波モータへ電力を供給するためには、車輌の走行時に互いに相対変位するばね上部材とばね下部材との間に電力供給ケーブルが配設されなければならず、車輌が過酷な条件にて長期間使用されると、電力供給ケーブルの疲労により電力の供給が適正に行われなくなる虞れがある。
【０００４】かかる問題は、ばね下部材に設けられる電気的駆動装置が電動式ブレーキ装置の超音波モータの場合に限らず、例えば車輪に設けられた電気モータにより車輪が回転駆動される電気自動車に於いて、車輌の走行時に車体に設けられた電源より車輪の電気モータへ電力が供給される場合や、車輌の制動時に回生ブレーキとして車輪の電気モータより車体の電源へ電力が供給される場合の如く、ばね上とばね下との間に電力を供給する必要がある全ての車輌に存在する。
【０００５】本発明は、車輌のばね上とばね下との間に電力が供給される車輌に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、ばね上部材とばね下部材との間に配設された電力供給ケーブルを使用するのではなく、ばね上部材及びばね下部材に設けられた一対のコイルの間の電磁誘導を利用して電力を供給することにより、車輌が過酷な条件にて長期間使用される場合にも電力の供給が適正に行われなくなることを防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輌のばね上部材に設けられた第一のコイルと、車輌のばね下部材に設けられた第二のコイルとを有し、前記第一のコイルと前記第二のコイルとの間の電磁誘導によりばね上とばね下との間に交流電力を供給することを特徴とする電力供給装置によって達成される。
【０００７】上記請求項１の構成によれば、ばね上部材及びばね下部材に設けられた一対のコイルの間の電磁誘導を利用して電力が供給され、ばね上部材とばね下部材との間に電力供給ケーブルを配設する必要がないので、電力供給ケーブルの疲労により電力の供給が適正に行われなくなることが確実に防止される。
【０００８】
【課題解決手段の好ましい態様】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、第一及び第二のコイルは少なくともばね下の車輪が実質的に中立位置にあるときには実質的に同軸に嵌合するよう構成される（好ましい態様１）。
【０００９】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１の構成に於いて、第一及び第二のコイルはばね上部材及びばね下部材が車輪のフルバウンド位置とフルリバウンド位置との間に相対変位しても嵌合状態を維持するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１０】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、第一及び第二のコイルの内側のコイルは外側のコイルよりも長い軸線方向長さを有するよう構成される（好ましい態様３）。
【００１１】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、ばね上部材及びばね下部材は車輪のバウンド、リバウンドに伴い枢軸線の周りに相対枢動し、第一及び第二のコイルは車輪が実質的に中立位置にあるときには枢軸線を中心とする円弧線に対し実質的に接線方向に延在するよう構成される（好ましい態様４）。
【００１２】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、ばね上部材及びばね下部材は車輪のバウンド、リバウンドに伴い実質的に相対直線運動し、第一及び第二のコイルは実質的に相対直線運動の方向に延在するよう構成される（好ましい態様５）。
【００１３】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、ばね上部材及びばね下部材は車輪のバウンド、リバウンドに伴い回転軸線の周りに相対回転し、第一及び第二のコイルは実質的に回転軸線に沿って延在するよう構成される（好ましい態様６）。
【００１４】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、ばね上部材及びばね下部材は車輪のバウンド、リバウンドに伴い回転軸線の周りに相対回転し、第一及び第二のコイルは実質的に回転軸線に沿って延在し且つ回転軸線に沿って互いに隔置されるよう構成される（好ましい態様７）。
【００１５】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、第一及び第二のコイルはそれぞれ一次コイル及び二次コイルであり、ばね上は直流電源を有し、第一のコイルはインバータを介して直流電源に接続され、第二のコイルは電気的駆動装置に接続されるよう構成される（好ましい態様８）。
【００１６】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様８の構成に於いて、第一及び第二のコイルの有効巻数の比は直流電源の電源電圧と電気的駆動装置に必要な所定の電圧との関連で設定され、これにより電源電圧が所定の電圧に変圧されるよう構成される（好ましい態様９）。
【００１７】本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、第一及び第二のコイルはそれぞれ二次コイル及び一次コイルであり、ばね上は電源バッテリを有し、第一のコイルは整流器を介して電源バッテリに接続され、第二のコイルは車輪により駆動される発電機に接続されるよう構成される（好ましい態様１０）。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１９】図１はばね上よりばね下へ交流電力を供給するよう構成された本発明による電力供給装置の概念図である。
【００２０】図１に於いて、１０は車体を示し、１２はサスペンションメンバの如きばね上部材を示し、１４はサスペンションアームの如きばね下部材を示している。ばね上部材１２及びばね下部材１４はそれぞれコイル１６及び１８を担持しており、これらのコイルは電磁誘導により相互に交流電力を伝達可能であると共に、図には示されていない車輪のバウンド、リバウンドに伴ないばね上部材及びばね下部材が相対変位しても相互に物理的に干渉することがないよう、互いに隔置されている。
【００２１】車体１０には直流電源であるバッテリ２０及び直流を所定の周波数の交流に変換するインバータ２２が設けられている。バッテリ２０は導線２４Ａ及び２４Ｂによりインバータ２２に接続され、インバータ２２は導線２６Ａ及び２６Ｂによりコイル１６に接続されている。一方コイル１８は導線２８Ａ及び２８Ｂによりばね下部材１４に設けられた電気的駆動装置３０に接続されている。電気的駆動装置３０は電力を必要とする任意の装置であってよく、例えば電動式ブレーキ装置の超音波モータの如き電気モータであってよい。尚電気的駆動装置３０が直流電流により駆動される装置である場合には、導線２８Ａ及び２８Ｂの途中に整流器が設けられる。
【００２２】この構成によれば、コイル１６及び１８はそれぞれ一次コイル及び二次コイルとして機能し、コイル１６により発生される交番磁界によりコイル１８に誘導起電力が発生され、これによりばね上よりばね下へ交流電力が供給される。またコイル１６及び１８の有効巻数の比はバッテリ２０の電源電圧と電気的駆動装置３０に必要な所定の電圧との関連で設定され、これにより電源電圧が所定の電圧に変圧されるようになっている。
【００２３】図２は本発明による電力供給装置の第一の具体的実施形態を車輪の中立位置について示す正面図、図３は車輪のフルバウンド位置及びフルリバウンド位置について第一の具体的実施形態の要部を示す部分図である。
【００２４】これらの図に於いて、３２はサスペンションメンバを示し、３４はロアアームを示している。サスペンションメンバ３２にはブラケット３６が固定されており、ブラケット３６はゴムブッシュ装置３８を介してロアアーム３４の内端を軸線４０の周りに枢動可能に支持している。図には示されていないが、ロアアーム３４の外端は車輪を回転可能に支持する車輪支持部材に枢着されている。
【００２５】サスペンションメンバ３２の車輌横方向の外端の下面には棒体４２が固定されており、棒体４２はロアアーム３４に設けられた孔４４を貫通して実質的に上下方向に延在している。特に図示の実施形態に於いては、棒体４２は軸線４６を有し、車輪が中立位置にあるときには、軸線４６と軸線４０との間の距離を半径とし軸線４０を中心とする円弧線４８に対し軸線４６が実質的に接線方向に延在するよう設けられている。棒体４２には軸線４６に沿って延在するコイル１６が固定され、孔４４にはその軸線に沿って延在するコイル１８が固定されている。図２に示されている如く、コイル１６及び１８は車輪が中立位置にあるときにはそれぞれ内側のコイル及び外側のコイルとして実質的に互いに同軸状態にて嵌合するよう配置されている。
【００２６】尚棒体４２はコイル１６のコアとして作用するよう軟磁性材の材料にて形成されることが好ましく、またサスペンションメンバ３２の少なくとも棒体４２に近い部分及びロアアーム３４のコイル１８に近い部分は、漏れ磁束が低減されるよう常磁性材又は非磁性材にて形成されることが好ましい。更に図には示されていないが、コイル１６及び１８の表面はゴム、樹脂の如き弾性を有する非磁性材製のカバーにて保護されていることが好ましい。
【００２７】また図２及び図３に於いて矢印５０にて示されている如く、ロアアーム３４が車輪のフルバウンド位置３４Ａとフルリバウンド位置３４Ｂとの間に軸線４０の周りにサスペンションメンバ３２に対し相対的に枢動してもコイル１６及び１８が互いに物理的に干渉することなく嵌合状態を維持するよう、二つのコイルは径方向に互いに隔置されると共に、内側のコイル１６は外側のコイル１８よりも十分に長い軸線方向長さを有している。
【００２８】図４は本発明による電力供給装置の第二の具体的実施形態を車輪の中立位置について示す正面図、図５は車輪のフルバウンド位置及びフルリバウンド位置について第二の具体的実施形態の要部を示す部分図である。
【００２９】この実施形態に於いては、棒体４２はロアアーム３４の上面に固定され、孔４４はサスペンションメンバ３２の車輌横方向の外端に設けられ、コイル１６は外側のコイルとして孔４４に固定され、コイル１８は内側のコイルとして棒体４２に固定されており、内側のコイル１８は外側のコイル１６よりも十分に長い軸線方向長さを有している。この実施形態は他の点については上述の第一の実施形態と同様に構成されている。
【００３０】第一及び第二の実施形態によれば、ばね上部材してのサスペンションメンバ３２及びばね下部材としてのロアアーム３４は、車輪のバウンド、リバウンドに伴い軸線４０の周りに相対的に枢動するが、コイル１６及び１８は互いに物理的に干渉することなく嵌合状態を維持するので、二つのコイルの間の電磁誘導により長期間に亘り確実にばね上とばね下との間に電力を供給することができる。
【００３１】図６及び図７はそれぞれ本発明による電力供給装置の第三及び第四の具体的実施形態を示す縦断面図である。
【００３２】図６に示された第三の実施形態はショックアブソーバに適用されている。図６に於いて、５２は軸線５４に沿って延在するショックアブソーバを示しており、ショックアブソーバ５２はピストン５６のロッド部の上端にてアッパマウント５８を介して車体１０に弾性的に連結され、シリンダ６０の下端にて図には示されていないサスペンションアームに枢着されている。ピストン５６のロッド部の上端に担持されたアッパシート６２とシリンダ６０に固定されたロアシート６４との間にはサスペンションスプリング６６が弾装されている。
【００３３】アッパシート６２の下面にはゴムの如き弾性材よりなるバウンドストッパ６８がピストン５６のロッド部を囲繞する状態にて固定されており、バウンドストッパ６８の下端近傍にはシリンダ６０に遊嵌合し且つこれに沿って延在するダストブーツ７０が一体的に設けられている。ダストブーツ７０の下方部内にはコイル１６が外側のコイルとして配設されている。一方シリンダ６０の上端の周りにはコイル１８が内側のコイルとして固定され、カバー７２により保護されている。尚ピストン５６、シリンダ６０及びカバー７２は常磁性材又は非磁性材にて形成されることが好ましい。
【００３４】また図７に示された第四の実施形態もショックアブソーバに適用されている。図７に於いて、ピストン５６のロッド部５６Ａは中空に形成され、ロッド部５６Ａのピストン本体５６Ｂに近接した位置にはコイル１６が内側のコイルとして固定されている。一方シリンダ６０の上端の周りにはコイル１８が外側のコイルとして固定され、カバー７２により保護されている。尚この実施形態に於いてもピストン５６、シリンダ６０及びカバー７２は常磁性材又は非磁性材にて形成されることが好ましく、ピストン５６も常磁性材又は非磁性材にて形成されることが好ましい。
【００３５】第三及び第四の実施形態によれば、コイル１６及び１８は車輪のバウンド、リバウンドに伴い実質的に軸線５４に沿って相対的に往復直線運動するばね上部材（ダストブーツ７０、ピストンのロッド部５６Ａ）及びばね下部材（シリンダ６０）に設けられているので、二つのコイルは常に実質的に同軸に嵌合する状態を維持し、従って第一及び第二の実施形態の場合よりも良好に電力を供給することができる。
【００３６】図８は本発明による電力供給装置の第五の具体的実施形態を示す平面図、図９は図８の線IX−IXに沿う拡大部分断面図である。
【００３７】第五の実施形態はロアアーム３４の車体側の枢支部に適用されている。図８及び図９に於いて、ロアアーム３４の車体側の端部の一方の側面には実質的にＶ字形に湾曲したブラケット７４が溶接等により固定されており、ブラケット７４には軸線４０に整合して延在するシャフト７６が固定されている。シャフト７６にはコイル１８が内側のコイルとして固定されている。
【００３８】またロアアーム３４を枢支するブラケット３６にはボルト７８及びナット８０によりブラケット８２が連結固定されており、ブラケット８２には軸線４０に整合して延在する円筒体８４が溶接等により固定されている。円筒体８４内にはコイル１６が外側のコイルとして固定され、コイル１８より径方向に僅かに同心に隔置された状態にてこれに嵌合している。
【００３９】従ってこの実施形態によれば、ロアアーム３４は車輪のバウンド、リバウンドに伴いサスペンションメンバ３２に対し軸線４０の周りに相対的に枢動するが、コイル１６を支持するばね上部材としてのブラケット８２、円筒体８４及びコイル１８を支持するばね下部材としてのブラケット７４、シャフト７６は軸線４０の周りに相対回転し、これらは実質的に枢動したり往復直線運動しないので、二つのコイルは常に同軸に嵌合する状態を維持し、従って第一乃至第四の実施形態の場合よりも更に一層良好に電力を供給することができる。
【００４０】以上に於ては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００４１】例えば上述の各実施形態に於いては、ばね上よりばね下へ交流電力が供給されるようになっているが、本発明の電力供給装置はばね下よりばね上へ交流電力を供給するよう構成されてもよく、その場合にはコイル１６及び１８がそれぞれ二次コイル及び一次コイルとして機能するよう、図１０に示されている如く、ばね下部材１４には車輪により駆動される発電機８６が設けられ、車体には図１に示されたインバータ２２に代えて整流器８８が設けられる。
【００４２】また上述の第一乃至第三の実施形態に於いては、内側のコイルの軸線方向長さは外側のコイルの軸線方向長さよりも長く設定されており、従って逆の場合よりも二つのコイルを形成するに必要な導線の長さは短くてよいが、第四の実施形態の場合の如く、必要ならば外側のコイルの軸線方向長さが内側のコイルの軸線方向長さよりも長く設定されてもよい。
【００４３】また上述の第三の実施形態に於いては、外側のコイル１６はダストブーツ７０により支持されているが、サスペンションスプリング６４により支持されてもよく、またサスペンションスプリング６４自体が外側のコイルとして機能するよう構成されてもよい。
【００４４】また上述の第五の実施形態に於いては、外側のコイル（１６）がばね上部材に支持され、内側のコイル（１８）がばね下部材に支持されているが、外側のコイルがばね下部材に支持され、内側のコイルがばね上部材に支持されてもよい。またコイル１６及び１８は互いに嵌合状態に配置されるのではなく、軸線４０に沿って互いに隔置された状態に配置されてもよく、更にはゴムブッシュ装置３８内に組み込まれてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発明の構成によれば、第一及び第二のコイルの間の電磁誘導を利用してばね上とばね下との間に確実に電力を供給することができるだけでなく、ばね上部材とばね下部材との間に電力供給ケーブルを配設する必要がないので、電力供給ケーブルの疲労により電力の供給が適正に行われなくなることを確実に防止することができ、従って車輌が過酷な条件にて長期間使用される場合にも電力の供給が適正に行われなくなることを確実に防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】明石 昌毅
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１８２１２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８０６９８ |
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