JPH0432932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は自動車のリターダに係り、とくに発電
機を利用して、この発電機が発電を行なう際に外
部からなされる仕事を制動力として利用するよう
にした自動車のリターダに関する。

【従来の技術】

自動車を制動するために従来より用いられてい
るリターダは、渦電流を用いるものであつて、固
定子コイルによつて形成される磁場の中でロータ
を回転させ、導体から成る上記ロータに渦電流を
発生させることによつて、運動エネルギを熱エネ
ルギに変換するようになつていた。このような従
来の渦電流式のリターダは、その大きさおよび重
量が大きくなるという欠点があつた。さらに上記
ロータは冷却用フインを備えているために、制動
を行なわない場合においてもその回転によつて、
上記フインが常に風損を生じ、燃費を悪化させる
という欠点があつた。 一方リターダが装備される自動車のエンジン
は、走行を行なわない場合においてもアイドリン
グ回転を行なうようにしなければならない。そし
てこのアイドリング回転の回転数をあまり高くす
ると、無駄に燃料を消費する。そこで従来は、燃
料噴射系のチユーニングにより、比較的低い回転
数でも安定した燃焼が得られるようにしていた。

【発明が解決しようとする問題点】

ところがエンジンのアイドリング回転数を低く
すると、燃焼室内における安定な燃焼が行なわれ
なくなる。従つてエンジンの回転数に変動を生じ
易く、あるいはまたアイドリング時のエンジンの
回転が非常に不安定になり、極端な場合にはエン
ストを生ずるようになる。なおフライホイールの
慣性モーメントを高くすることが考えられるが、
あまり大きな慣性モーメントにすると、エンジン
の加速性および減速性が悪化するとともに、通常
の走行時の燃費が悪化する不具合を生ずるように
なる。 一方自動車を制動するためのリターダとして、
上記従来のリターダの欠点を除いた発電機式のも
のが提案されている。しかし従来の発電機式のリ
ターダは、単に車両を制動する目的にのみ利用さ
れており、このリターダによつてエンジンの回転
数を制御することは行なわれていなかつた。すな
わち従来は、発電機式のリターダがエンジンの回
転数の制御のために有効に利用されていなかつ
た。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、自動車を制動するために用いられる
発電機から成るリターダを有効に利用し、このリ
ターダをモータとして用いることによつてエンジ
ンの回転数を制御し、これによつてエンジンのア
イドリング時の回転数を低くするようにした自動
車のリターダを提供することを目的とするもので
ある。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、リターダを発電機から構成し、この
発電機が発電を行なう際に外部からなされる仕事
を制動力として利用するようにしたリターダにお
いて、クランクシヤフトに固着された状態でエン
ジンとトランスミツシヨンとの間に配されている
フライホイールを回転子とするとともに、その外
周側に固定子を配して前記発電機となし、この発
電機の電機子コイルを切換えスイツチを介して駆
動回路と接続するとともに、電機子コイルに流れ
る電流また界磁コイルに流れる電流のパルス幅を
制御するデユーテイ制御手段を設け、エンジンの
アイドリング時に前記切換えスイツチを切換えて
前記電機子コイルを駆動回路側と接続し、この発
電機をモータとして利用するとともに、前記デユ
ーテイ制御手段によつてこのモータの回転数を制
御するようにしたものである。

【作用】 従つて本発明によれば、エンジンのアイドリン
グ時に切換えスイツチを切換えて電機子コイルに
駆動回路から電流を供給し、このリターダをモー
タとして動作させるようにし、しかもこのモータ
の回転数をデユーテイ制御手段によつて制御する
ことにより、アイドリング時のエンジンの回転数
を制御することが可能になる。従つてアイドリン
グ時のエンジンの回転数を低く設定しても回転変
動やアイドリングの不安定、あるいはエンストが
防止されるようになる。

【実施例】

以下本発明を図示の実施例につき説明する。ま
ず本発明の第１の実施例について説明する。第２
図は本実施例に係るリターダを備えたエンジン１
を示すものであつて、このエンジン１は例えばデ
イーゼルエンジンから構成されている。そしてこ
のエンジン１の背面側にはフライホイールハウジ
ング２が設けられており、このハウジング２内に
はクランクシヤフト３に固着されたフライホイー
ル４が収納されている（第３図参照）。さらにフ
ライホイールハウジング２の背面側にはトランス
ミツシヨン５が配されており、エンジン１の回転
数を適当な値に変速し、プロペラシヤフト６を介
して駆動輪へ伝達するようになつている。 つぎにこのエンジン１に設けられているリター
ダの構造について述べると、第３図に示すように
ハウジング２内に配されたフライホイール４の外
周面には、円周方向に沿つて所定のピツチで誘導
子磁極７が設けられている。そしてこの磁極７を
備えたフライホイール４が誘導子型発電機の回転
子を構成しており、この発電機が自動車のリター
ダを構成するようになつている。ハウジング２の
上下にはそれぞれケース８が設けられており、こ
れらのケース８内には誘導子型発電機の固定子が
収納されている。 この固定子は第４図に示すように、フライホイ
ール４の円周方向に配列された複数のポールコア
９を備えている。ポールコア９の下端部は上記誘
導子磁極７に微小なエアギヤツプを介して対向す
るとともに、その上端部は固定子ヨーク１０を介
してケース８の蓋板に固着されている。そしてポ
ールコア９には電機子コイル１１と界磁コイル１
２とがそれぞれ巻装されている。なお電機子コイ
ル１１は２つのポールコア９に跨つて巻装されて
いるのに対して、界磁コイル１２はそれぞれのポ
ールコア９に１つずつ巻装されている。 上記界磁コイル１２は第３図に示すように、車
両に搭載されたバツテリ１３とコントローラ１５
を介して接続されている。これに対して電機子コ
イル１１は負荷抵抗１７と接続されるようになつ
ている。この負荷抵抗１７がリターダを構成する
発電機で発生した出力を消費して熱に変換するよ
うになつている。 さらにこの電機子コイル１１は第１図に示すよ
うに、このリターダがモータとして利用されるた
めの駆動回路と切換えスイツチ１８を介して接続
されるようになつている。すなわち切換えスイツ
チ１８は電機子コイル１１を上記負荷抵抗１７と
駆動回路とに切換えて接続するようになつてい
る。そして駆動回路はインバータ回路１９、およ
びデユーテイ制御回路２０から構成されている。
これらの回路１９，２０へは、回転検出センサ２
１の検出出力が制御信号として供給されるように
なつており、これによつて電機子コイル１１に流
れる電流を制御してリターダがモータとして利用
された場合の回転数を制御するようになつてい
る。 つぎに以上の構成になるこの自動車のリターダ
の動作について説明する。まず発電機から成るリ
ターダによつて制動力を得る場合の動作について
説明する。例えば自動車が長い坂を下る場合に
は、第１図に示す切換えスイツチ１８を負荷抵抗
１７側に切換えて電機子コイル１１を負荷抵抗１
７と接続する。さらに第３図に示すコントローラ
１５を介して界磁コイル１２をバツテリ１３と接
続する。するとバツテリ１３からコントローラ１
５を介してこの誘導子型発電機の界磁コイル１２
に電流が流れ、コイル１２が励磁されることにな
る。 界磁コイル１２は第４図に示すように、ポール
コア９を２つずつ互に逆向きに磁化するととも
に、共通の電機子コイル１１が巻装された一対の
ポールコア９が互に異極となるように磁化する。
従つてある瞬間においては、第４図において点線
で示すような磁気回路４２が形成され、これに対
してフライホイール４が回転して誘導子磁極７が
ポールコア９のピツチに相当する角度だけ移動す
ると、第４図において鎖線で示すような磁気回路
４３が形成される。 これらの磁気回路４２，４３を通過する磁束は
ともに電機子コイル１１を鎖交するとともに、２
つの磁気回路４２，４３を通過する磁束の向きは
互に反転することになる。従つてこの磁束の変化
によつて電機子コイル１１に起電力が誘起され、
この誘導子型発電機が発電を行なうことになる。
このことはエンジン１あるいは車両がフライホイ
ール４を駆動することになり、このときに外部か
らなされる仕事が制動力として吸収されることに
なる。すなわち誘導子型発電機の発電によつてト
ルクが吸収されて車両が制動力を受け、減速され
るようになる。そしてこのときの発電出力は負荷
抵抗１７によつて消費される。 つぎにこのリターダを備えたエンジン１をアイ
ドリングする場合の動作について説明する。この
場合には第１図に示す切換えスイツチ１８を図示
のようにデユーテイ制御回路２０側に切換えて電
機子コイル１１とデユーテイ制御回路２０とを接
続する。するとバツテリ１３の直流出力がインバ
ータ回路１９によつて交流に変換されるととも
に、この交流のパルス幅がデユーテイ制御回路２
０によつて制御されて電機子コイル１１に供給さ
れるようになる。しかもこのときには、上記発電
機の場合と同様に、コントローラ１５を介してバ
ツテリ１３から界磁コイル１１に界磁電流が供給
され、ポールコア９は第４図に示すように磁化さ
れる。従つてこの場合には、リターダを構成する
誘導子型発電機がモータとして動作するようにな
る。 従つてエンジン１のアイドリングを行なつてい
る場合には、リターダを構成するモータによつて
このエンジン１が駆動されることになる。このと
きに第１図に示す回転検出センサ２１は第５図Ａ
に示すような検出パルスを発生する。そしてこの
パルスの周期に応じて、デユーテイ制御回路２０
は電機子コイル１１に供給するパルス幅を制御す
る。このパルス幅の制御は第６図に示すグラフの
ようにして行なわれ、エンジンの回転数が低くな
るほどパルス幅を大きくし、デユーテイ比を高め
るようにしている。逆にエンジンの回転数が高く
なるとパルス幅を小さくしてデユーテイ比を低く
するようにしている。 従つてエンジン１の回転数が低い場合には第５
図Ｂに示すような比較的大きなパルス幅の電流が
電機子コイル１１に供給され、モータの駆動トル
クが大きくなり、またエンジン１の回転数が高く
なると、第５図Ｃに示すような比較的幅の狭いパ
ルスが電機子コイル１１に供給されることになつ
てモータの駆動トルクが小さくなる。そしてこの
ように、回転検出センサ２１で検出されるエンジ
ン１の回転数に応じて、電機子コイル１１に供給
されるパルスの幅あるいはデユーテイ比を制御す
ることによつて、エンジン１のアイドリングの回
転数を適正な値に制御することができるようにな
る。 以上のように本実施例に係るリターダを備える
エンジン１によれば、そのアイドリング時にリタ
ーダを構成する発電機をモータとして利用し、こ
のモータによつてエンジン１にプラスのトルクを
加えるようにしている。従つてアイドリング時に
おける燃料の供給量を少なくするとともに、この
エンジン１のアイドリングの回転数を低く設定し
ても、上記モータの作用によつてエンジン１の回
転変動を防止することができるようになり、低速
での安定したアイドリングが達成されるようにな
る。 従つてアイドリングの回転数を低くしても、エ
ンジン１がエンストを行なうこともなくなる。ま
た燃料の噴射系の微妙なチユーニングも必要でな
くなる。また通常の走行時には電機子コイル１１
および界磁コイル１２にそれぞれ電流を供給しな
いために、エンジン１の加速性や減速性を悪化さ
せることがなく、また通常の走行時の燃費の悪化
も全く生じなくなる。 つぎに本発明の第２の実施例を第７図〜第１０
図につき説明する。この第２の実施例は、電機子
コイル１１に供給される電流ではなく、界磁コイ
ル１２に供給される界磁電流をデユーテイ制御す
るようにしたものである。すなわちバツテリ１３
と界磁コイル１２との間にインバータ回路１９と
デユーテイ制御回路２０とを接続するようにした
ものであつて、界磁コイル１２にパルス状の界磁
電流を間欠的に供給するようにしたものである。
なお電機子コイル１１には、回転検出センサ２１
の検出に応じて、同期する周波数の交流電流を図
外の駆動回路から供給するようにしている。 従つてポールコア９と誘導子磁極７との間の位
置関係が第８図のような状態にある場合には、端
子３１と接続されているコイル１２を備える１つ
置きのポールコア９を交互にＮ極とＳ極とにそれ
ぞれ磁化するようにしており、これによつて誘導
子磁極７を磁気吸引してこの誘導子磁極７を取付
けたフライホイール４を時計方向に回転させるよ
うにしている。そして第９図に示すように、ポー
ルコア９の磁極と誘導子磁極７とが正しく一致す
る位置にきた場合には、一対の端子３１，３２と
接続されている界磁コイル１２への電流の供給を
ともに停止する。そしてさらにフライホイール４
が回転し、第１０図に示すようにポールコア９に
対して誘導子磁極７が移動した場合には、今度は
別の端子３２と接続されている１つ置きの電機子
コイル１２をＮ極とＳ極とに交互に磁化するよう
にしており、以下この動作を繰返すことによつ
て、エンジン１のアイドリング時における回転数
の制御を行なうようにしている。 従つてこのような実施例においても、この発電
機から成るリターダが制動力を発生して車両を制
動するばかりでなく、エンジンのアイドリング時
にモータとして動作してこのエンジンの回転数を
制御することが可能になり、エンジンのアイドリ
ング回転数を低い値に設定するとともに、回転変
動を生じることなく安定にアイドリングを行なう
ようにし、さらにアイドリング時のエンストが防
止されることになる。従つてこの第２の実施例に
おいても、上記第１の実施例と同様の作用効果を
奏することが可能になる。

【発明の効果】

以上のように本発明は、クランクシヤフトに固
着された状態でエンジンとトランスミツシヨンと
の間に配されているフライホイールを回転子とす
るとともに、その外周側に固定子を配して発電機
となし、この発電機の電機子コイルを切換えスイ
ツチを介して駆動回路と接続するとともに、電機
子コイルに流れる電流また界磁コイルに流れる電
流のパルス幅を制御するデユーテイ制御手段を設
け、エンジンのアイドリング時に切換えスイツチ
を切換えて電機子コイルを駆動回路側と接続し、
この発電機をモータとして利用するとともに、デ
ユーテイ制御手段によつてこのモータの回転数を
制御するようにしたものである。 従つてこのような発電機から成るリターダによ
れば、その回転子がエンジンのクランクシヤフト
に固着されたフライホイールから構成されている
ために、エンジンブレーキに重畳してリターダに
よつて制動力を付与することが可能になり、エン
ジンブレーキの制動力とリターダによる制動力と
を利用してより効果的に車両の制動を行なうこと
が可能になる。 また電機子コイルまた界磁コイルに流れる電流
のパルス幅をデユーテイ制御手段によつて制御す
ることによつて、この発電機をモータとして利用
するともに、その回転数を制御できるようにな
り、エンジンのアイドリング回転数を低減するこ
とができる。従つて回転変動の生ずることのない
安定な回転が達成されるようになり、アイドリン
グ時に質の高いエンジンの制御が可能になり、エ
ンストも効果的に防止されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動車のリタ
ーダの電機子コイルと駆動回路との接続を示す回
路図、第２図はこのリターダを備えるエンジンの
要部側面図、第３図は同リターダの外観斜視図、
第４図は同リターダの固定子の要部展開拡大正面
図、第５図はこのリターダをモータとして利用す
る場合の駆動電流の波形図、第６図は駆動電流の
パルス幅を示すグラフ、第７図は本発明の第２の
実施例に係るリターダの界磁電流の制御回路の回
路図、第８図〜第１０図はこのリターダをモータ
として利用した場合の動作を示す要部拡大展開正
面図である。 なお図面に用いた符号において、１……エンジ
ン、２……フライホイールハウジング、４……フ
ライホイール、７……誘導子磁極、９……ポール
コア、１１……電機子コイル、１２……界磁コイ
ル、１３……バツテリ、１７……負荷抵抗、１８
……切換えスイツチ、１９……インバータ回路、
２０……デユーテイ制御回路、２１……回転検出
センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リターダを発電機から構成し、この発電機が
   発電を行なう際に外部からなされる仕事を制動力
   として利用するようにしたリターダにおいて、ク
   ランクシヤフトに固着された状態でエンジンとト
   ランスミツシヨンとの間に配されているフライホ
   イールを回転子とするとともに、その外周側に固
   定子を配して前記発電機となし、この発電機の電
   機子コイルを切換えスイツチを介して駆動回路と
   接続するとともに、電機子コイルに流れる電流ま
   たは界磁コイルに流れる電流のパルス幅を制御す
   るデユーテイ制御手段を設け、エンジンのアイド
   リング時に前記切換えスイツチを切換えて前記電
   機子コイルを駆動回路側と接続し、この発電機を
   モータとして利用するとともに、前記デユーテイ
   制御手段によつてこのモータの回転数を制御する
   ようにしたことを特徴とする自動車のリターダ。