JPH06211073A - 自動車の慣性走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体燃料若しくはバッテリ電力を使用する自
動車の燃料と電力の消費を大幅に減少せしめる装置を得
ることが目的である。 【構成】 駆動源の出力軸と被駆動車輪との間に次に述
べる装置を介在せしめる。即ち上記した出力軸を入力と
する第１の回転軸を設け、第１の回転軸が正転したとき
に、１方向クラッチを介して第２の回転軸を同方向に駆
動して、第２の回転軸の駆動トルクにより駆動車輪を駆
動して自動車を走行する。この走行速度はアクセルペタ
ルの踏み込み角により制御できる。アクセルペタルを復
帰して、駆動源の回転速度が低下すると、１方向クラッ
チの作用で駆動輪のみが自由に回転して慣性走行を行な
う。長い下り坂若しくは急坂の場合にブレーキペタルを
踏むと、前述した１方向クラッチは双方向クラッチに転
化して、エンジン制動若しくは発電制動が作動し、この
走行モードが持続される。アクセルペタルを踏むと、か
かる走行モードは自動的に解除されて前記した慣性走行
のモードに転換される構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】内燃機関を利用した自動車及び電
気自動車に本発明装置を利用することができる。

【従来の技術】同じ目的の為の従来の技術がある。例え
ば特公昭５２−１０１５２９号、特公昭５５−２２５２
３号がある。これ等の技術には、摺動摩擦を利用した摩
擦クラッチ機構が採用されているので耐用時間がみじか
く実用性がない。従って実用化された例もない。同じ目
的を達成する為の運転手段はある。例えば電車の運転の
ときに、下り勾配で電動機の供電を停止し、又加速して
速度が上昇すると、供電を停止して慣性で走行している
ことである。自動車の場合にも慣性走行が行なわれてい
る。例えばアクセルペタルを戻して、チエンジレバーを
ニユートラルの位置として長い下り勾配の坂を走行する
手段である。この場合には、ニユートラルの位置の転換
を頻度高く行なうことになるので、摩擦クラッチの摩耗
により事故を引起すので法律により禁止されている。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】第１の課題 自動車の
走行時に消費される燃料若しくは電力を１／２以下とす
る装置を得ることが課題である。この為にニユートラル
の位置の走行とエンジンブレーキ走行との転換を安全確
実に行なう必要がある。第２の課題 上記した課題を解
決する場合に次の問題点がある。かかる問題点を解決す
ることも課題となる。第１に、通常の運転の場合に目的
地に到達する時間が延長されてはならない。第２に、運
転感覚に異常感を伴なうことは許されないので、従来の
運転感覚に相似した運転のできることが必要となる。第
３に、自動車の軽量化も現在同じ目的の為に行なわれて
いるが、これは衝突事故のときに、人体に損傷を与える
ので採用できない。

【０００３】

【課題を解決するための手段】第１の手段 自動車の原
動機の出力トルクを車輪に伝達してそうこうするトルク
伝達装置の１部に介在されて慣性走行を行なう装置にお
いて、軸受により回動自在に支持された第１の回転軸
と、該回転軸の端部に中心部が固定された金属円柱と、
軸受により回動自在に支持された第２の回転軸と、該回
転軸の端部に底面中央部が固定され、内周面が前記した
金属円柱の外周面と所定の空隙長で対向保持されている
金属円筒と、底面中央部が第１の回転軸と滑動するよう
に支持され、円筒部が前記した金属円筒と金属円柱との
対向空隙部に介在されている薄肉厚円筒と、該円筒の円
周面において、等しいピッチで回転軸方向に互いに平行
して遊嵌された複数本の金属ローラと、金属円筒と金属
円柱が互いに反対方向に相対的に回転したときに、両者
のいずれかに設けたクラッチ溝を金属ローラが転動する
ことにより相対的な回転を抑止する双方向クラッチ作用
を行なう装置と、金属ローラの１方向の転動をするとき
に転動の中間で、従動する薄肉厚円筒の回転を抑止して
１方向クラッチ作用に転化せしめる装置と、第１，第２
の回転軸の両者のいずれかにより原動機のトルク伝達を
行ない他のいずれかより車輪にトルク伝達を行なう手段
とより構成されたものである。第２の手段 第１の手段
において、アクセルペタルを踏む初期の段階において、
１方向クラッチ作用に転化する装置と、ブレーキペタル
を踏む初期の段階において、双方向クラッチ作用に転化
する装置とより構成されたものである。

【０００４】

【作用】原動機と車輪との間にクラッチ装置を装着す
る。走行中にアクセルペタルを踏むと、その初期段階で
該クラッチ装置は１方向クラッチに転化して慣性走行を
行なうのでガソリンの消費若しくは電力の消費を少なく
することができる。ブレーキペタルを踏むと、その初期
段階でクラッチ装置は双方向クラッチに転化して、原動
機と車輪は結合されてエンジンブレーキが作動して減速
することができるのでブレーキの摩耗を防止できる。従
って運転感覚を変化することなく燃料若しくは電力の消
費を少なくできる作用がある。又本発明装置は、摺動摩
擦機構がないので耐用時間を増大せしめる作用がある。

【０００５】

【実施例】次に本発明の詳細を実施例につき説明する。
図１は、本発明装置４若しくは４ａが適用された自動車
の構成を説明する説明図である。記号１はガソリンエン
ジンで、その出力は、流体クラッチ２を介して自動変速
装置３に入力される。変速装置３の出力回転軸により、
本発明装置４が駆動され、その出力軸により、差動歯車
装置５が駆動される。電気自動車の場合には、記号１は
直流電動機となり、流体クラッチ２は除去される。差動
歯車装置５の２つの出力により、左右の後輪６ａ，６ｂ
が駆動されている。本発明装置４を記号４ａで示す位置
に移動しても同じ目的が達成される。

【０００６】次に記号４で示す本発明装置の詳細を図２
につき説明する。図２において、回転軸９の左端は図１
の変速装置３の出力軸に連結されている。回転軸７の右
端は図１の差動歯車装置５の入力軸となっている。点線
で示す記号７ａ，７ｂはそれぞれ回転軸９，７のボール
軸受で各回転軸を回動自在に支持している。円筒状の回
転子８の底面中央部に回転軸７が固定される。回転子８
は金属製で、この詳細が図３に示される。図３におい
て、円筒８の外周面が実線で示され、内周面は点線で示
される。回転軸７は円筒８の中心軸と合致して固定され
る。

【０００７】円筒８の内周面と外周面が所定の空隙長を
保持して図２の金属円柱１１が回転軸９の端部に固定さ
れる。円柱１１のみが図４に示されている。図４におい
て、回転軸９の右端には円柱１１が固定され、両者は同
期回転し、円柱１１の外周面は前述したように空隙を介
して図３の円筒８の内周面に対向する。円柱１１が大型
の場合には内部に空洞を設ける場合もある。図２のロー
ラ１３ａ，１３ｂ，…は円柱１１の外周面のローラ溝と
円筒８の内周面との間に介在されているものであるが、
図４の円柱外周のローラ溝は省略して図示していない。
この詳細は図７，図８につき後述する。

【０００８】図２において、円筒８の内周面と円柱１１
の外周面との間の空隙には円筒１２が介在されている。
この詳細を図５につき説明する。図５において、図示の
形状の薄肉の円筒（金属若しくはプラスチック製）１２
の左側は底面となり円板状で、これに円環１５ａの右端
が固定され、円環１５ａの左端には円板１５の中央部が
固定される。円筒１２の右端は開口部となっている。円
環１５ａは回転軸９に対して自由に回動できるように構
成されている。円筒１２の両側部１２ａ，１２ｂは図示
のように径が小さくなっている。円筒１２を両側部１２
ａ，１２ｂを含んで１体にプラスチック成型することが
困難なときには、１２ｂ部を分離して作り、これを接着
して構成する。円板１５を矢印Ｆ方向よりみた図が図６
に示される。図６において、円板１５の外周部に空孔１
５ａ，１５ｂが設けられ、空孔１５ａ，１５ｂには図２
の円板１４に植立したピン１４ａ，１４ｂが挿入される
ように構成される。次に図２の円板１４を右方よりみた
平面図となる図６の円板１４の詳細を説明する。

【０００９】図６において、円板１４の中央部に固定し
た円環１４ｃは図２の回転軸９の外周に遊嵌され、左右
に滑動できるように保持されている。この為に円環ｃの
空孔１４ｄには、回転軸９に植立したピンが遊嵌されて
いる。円板１４の外周部にはピン１４ａ，１４ｂが植立
している。図２に矢印Ｄで示すように、図示しないスプ
リングにより円板１４と１５は離間するように弾撥さ
れ、ピン１４ａ，１４ｂの端部も円板１５面より離間し
ている。図２の円筒１２，円板１５は前述したように、
回転軸９のまわりに自由に回転するが、軸方向には図示
の位置より移動しないように構成されている。図２にお
いて、レバー１０は支軸１０ａにより回動自在に支持さ
れ、レバー１０の上端は円環１４ｃの左端面に当接し、
下端は電磁プランジャ１９の作動子１９ａと連結してい
る。従って電磁プランジャ１９が通電されると、作動子
１９ａが矢印Ｃ方向に吸引され、レバー１０は時計方向
に回動して円板１４は右方に移動する。従ってピン１４
ａ，１４ｂは空孔１５ａ，１５ｂに嵌入して円板１４と
１５の回転は互いに制限される。この作用の詳細につい
ては後述する。

【００１０】図２に示すように円筒１２の外周面のスリ
ットには金属ローラ１３ａ，１３ｄ，…が遊嵌している
ものである。図５の円筒１２の外周面の上記したスリッ
トは省略して図示していない。この詳細を図７，図８に
つき説明する。円筒１２はローラ１３ａ，１３ｂ，…の
案内部材となるものでケージ呼称されているものであ
る。図７は、図２の円筒８と円柱１１を矢印Ａ方向より
みた平面図を展開して示したもので、０度より２４０度
までが示されている。図８は、図２の円筒１２を外周方
向よりみた平面図を展開して示したもので、０度より２
４０度までが示されている。図７，図８は図２の２倍図
となっている。図７において、円柱１１の外周面にはロ
ーラ溝１６ａ，１６ｂ，…が切削加工され、その上にロ
ーラ１３ａ，１３ｂ，…が載置されている。ローラ１３
ａ，１３ｂ，…の上面には円筒８の内周面が接してい
る。

【００１１】原動機により図２の回転軸９が駆動され、
円柱１１が矢印Ｅ方向に移動すると、ローラ１３ａ，１
３ｂ，…は回転して左方に移動するので、円柱１１の外
周面と円筒８の内周面に圧接され、従って円筒８を矢印
Ｅ方向に駆動する。他のローラとローラ溝についても上
述した現象は同じなので、回転軸９の駆動トルクは回転
軸７（図２に図示されている。）に伝達されて車輪を駆
動する。従って自動車は原動機の出力トルクと回転数に
対応して走行する。アクセルペタルを戻して原動機の出
力を消滅せしめると、円筒８の矢印Ｅ方向の移動によ
り、ローラ１３ａは右方に転動し、点線の位置となる
と、円柱１１と円筒８との間に圧接されるので、円柱１
１も矢印Ｅ方向に駆動される。従って原動機も同方向に
回転されて制動作用が発生する。自動車の場合にはエン
ジンブレーキと呼称されている。電気自動車の場合には
回生制動と呼称されている。他のローラ１３ｂ，１３
ｃ，…についても上述した作用は同じである。ローラ溝
１６ａ，１６ｂ，…はクラッチ溝と呼称される場合もあ
る。

【００１２】次に図８について説明する。図８はローラ
１３ａ，１３ｂ，…を保持する円筒即ち案内部材１２，
１２ａ，１２ｂを示している。ローラ１３ａ，１３ｂ，
…を保持する空孔１８ａ，１８ｂ，…が設けられてい
る。両側部１２ａ，１２ｂはローラ１３ａ，１３ｂ，…
の１／２の高さとなり、記号１７ａ，１７ｂの部分は斜
面となり、記号１７ａと１７ｂの中間の部分は、図７の
矢印記号Ｊの中間の空隙部分に介在されるように構成さ
れている。ローラ１３ａ，１３ｂ，…は空孔内に保持さ
れ、左右の転動により対応して案内部材１２も左右に移
動するように構成されている。図２の電磁プランジヤ１
９に通電すると、前述したように円板１４の植立ピン１
４ａ，１４ｂが円板１５の空孔１５ａ，１５ｂに挿入さ
れ、円板１５と円筒１２の円柱１１に対する自由な相対
回転が制御される。かかる制御は次に説明するように行
なわれる。即ち図７のローラ１３ａが点線位置まで転動
することを防止し、点線Ｋで示す位置でローラ１３ａ
は、図８の空孔１８ａの側面に当接して転動が抑止され
る。他のローラ１３ｂ，１３ｃ，…についても同じ動作
となる。

【００１３】従って、円筒８即ち図２の回転軸７が車輪
とともに矢印Ｅ方向に回転してもその駆動トルクは円柱
１１即ち原動機に伝達されなくなる。従って自動車の場
合に慣性走行となる。ニユートラルの位置で走行するこ
とになり、燃料の消費を少なくする作用効果がある。電
磁プランジヤ１９の通電を断つと、図２の円板１４はス
プリングバックして慣性走行は停止され、エンジンブレ
ーキのモードに転化される。図７の円柱１１と円筒８と
の対向面の空隙内には比較的粘度の高いグリースが充填
されている。従って原動機により円柱１１が矢印Ｅ方向
に駆動されると、ローラ１３ａ，１３ｂ，…は左方に転
動して図示の位置まで転動して円筒８を矢印Ｅ方向に駆
動する。原動機を停止すると、円筒８の矢印Ｅ方向の駆
動により、ローラ１３ａ，１３ｂ，…は右方に転動して
点線で示す位置となり、円柱１１を同方向に駆動する。
上述した動作より理解されるように、電磁プランジヤ１
９の通電制御により、１方向クラッチ作用と双方向クラ
ッチ作用を選択することができる。図７のローラ溝１６
ａ，１６ｂ，…を円筒８の内周面に設けても本発明を実
施することができる。又図２の回転軸７を原動機により
駆動し、回転軸９により車輪を駆動しても本発明を実施
することができる。図２の装置を図１の変速装置３の内
部に収納することができる。図２において、電気スイッ
チ２１ａはアクセルペタルを踏み込んだときにその初期
で閉じられ、電気スイッチ２１ｂはブレーキペタルを踏
み込んだときにその初期で閉じられる構成となってい
る。

【００１４】アクセルペタルを踏むと電気スイッチ２１
ａが閉じられてフリップフロップ回路２０（以降はＦ回
路と呼称する。）が付勢されて電磁プランジヤ１９が通
電される。従って前述したように慣性走行のモードとな
り、アクセルペタルを戻しても慣性で走行する。減速制
動の為にブレーキペタルを踏むと電気スイッチ２１ｂが
閉じられ、電源＋極２２によりＦ回路が付勢されてその
出力が消滅するので、電磁プランジヤ１９の通電が停止
され、円板１４はスプリングバックする。従ってエンジ
ンブレーキが作動するモードに転化されるので、エンジ
ンブレーキと車輪のブレーキ作用が同時に若しくは選択
して行なうことができる。電気自動車の場合には回生制
動と車輪のブレーキを同時に若しくは選択して行なうこ
とができる。以上の説明より理解されるように、アクセ
ルペタルのみにより加速する場合には加速と慣性走行を
交互に行なうことができて燃料消費を少なくすることが
できる。ブレーキペタルで制動すると慣性走行は停止さ
れ、車輪のブレーキとエンジンブレーキを同時に作動せ
しめることができる。このときにアクセルペタルを踏む
と慣性走行のモードに復帰する。上述した動作より理解
されるように、図２の装置では、従来の手段（前述した
特公昭５２−１０１５２９号に開示された技術）のよう
に摩擦板による制動がないので耐用時間が延長され実用
化ができる作用効果がある。

【００１５】慣性走行のモードのときには、図７のロー
ラ１３ａは点線Ｋより右方に移動することが抑止される
ので１方向クラッチとなる。他のローラについても同じ
事情にある。エンジンブレーキのモードのときには、ロ
ーラ１３ａ，１３ｂ，…はローラ溝１６ａ，１６ｂ，…
の内部で左右に自由に転動できるので双方向クラッチに
転化される。図２の電磁プランジヤ１９の制御回路では
次に述べる欠点がある。高速度の慣性走行中にブレーキ
ペタルを踏むと、エンジンが低速となっているので、急
激なエンジンブレーキとなり車体と人体にショックを与
える欠点がある。かかる欠点を除去する手段が図９に示
されている。図９において、アクセルペタルの操作によ
り電気スイッチ２１ａが閉じられて慣性走行を行なうこ
とは図２の場合と同様である。トップの走行モードで高
速慣性走行中にブレーキペタルを踏むと、電気スイッチ
２１ｂが閉じられる。ブロック回路２５ａ，２５ｂはそ
れぞれ自動車の走行速度の検出信号とエンジン速度の検
出信号が得られる検出装置で周知の手段が使用される。
上述したブロック回路２５ａの検出信号がブロック回路
２５ｂの検出信号より大きいと、オペアンプ２５の出力
はローレベルとなり、アンド回路２３の出力もローレベ
ルとなっている。

【００１６】このときに、反転回路２３ａを介するアン
ド回路２４の入力はハイレベルとなるので、アンド回路
２４の出力端子２４ａの出力もハイレベルとなる。端子
２４ａの出力がハイレベルのときには、エンジンが加速
されるようにキヤブレータが操作される構成となってい
るのでエンジンの回転速度が急上昇する。従ってブロッ
ク回路２５ｂの検出信号が上昇し、走行速度即ち車輪の
回転速度の検出信号を越えるとオペアンプ２５の出力は
ハイレベルに転化し、フリップフロップ回路２０の出力
も反転して電磁プランジヤの通電が断たれて、図７の装
置は双方向クラッチに転化するので、エンジンブレーキ
の作動する運転に転化する。かかる転化のときに、上述
したように図７の円柱１１と円筒８の回転速度がほぼ合
致しているので、前述した欠点が除去される。このとき
に反転回路２３ａの出力はローレベルに転化するので、
アンド回路２４の出力もローレベルとなりエンジンの加
速は停止されスロー回転のモードとなる。従ってエンジ
ンブレーキが作動するモードとなる。

【００１７】

【効果】アクセルペタルにより加速され、下り坂でアク
セルペタルを戻すと慣性走行に自動的に転化するので燃
料若しくは電力の消費を大幅に少なくすることができ
る。ブレーキペタルを使用すると自動的にエンジンブレ
ーキ若しくは回生制動のモードに転化できるので従来の
運転感覚で自由に制動作用を行なうことができる。上述
した動作において、１方向のローラクラッチ若しくは双
方向のローラクラッチ作用が自動的に交替されるので摩
耗部分がなく、耐用時間が延長される実用的な効果があ
る。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の利用される自動車の構成の説明図

【図２】本発明装置の機構の説明図

【図３】図２の円筒８の説明図

【図４】図２の円柱１１の説明図

【図５】図２の案内部材１２の説明図

【図６】円板１４，１５の平面図

【図７】円筒８と円柱１１とローラクラッチの展開図

【図８】案内部材１２とローラ１３ａ，１３ｂ，…の展
開図

【図９】電磁プランジヤ１９の制御回路図

【符号の説明】

１ エンジン ２ 流体クラッチ ３ 自動変速装置 ４，４ａ 本発明装置 ５ 差動歯車装置 ６ａ，６ｂ 車輪 ７，９ 回転軸 ８ 円筒 ７ａ，７ｂ 軸受 １４，１５ 円板 １９ 電磁プランジヤ ２０ フリップフロップ回路 １０ レバー １１ 円柱 １２，１２ａ，１２ｂ 案内部材 １４ａ，１４ｂ 植立ピン １５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ 空孔 １３ａ，１３ｂ，…ローラ １６ａ，１６ｂ，…ローラ溝 ２５ａ 走行速度検出装置 ２５ｂ エンジン回転速度検出装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の原動機の出力トルクを車輪に伝達
   してそうこうするトルク伝達装置の１部に介在されて慣
   性走行を行なう装置において、軸受により回動自在に支
   持された第１の回転軸と、該回転軸の端部に中心部が固
   定された金属円柱と、軸受により回動自在に支持された
   第２の回転軸と、該回転軸の端部に底面中央部が固定さ
   れ、内周面が前記した金属円往の外周面と所定の空隙長
   で対向保持されている金属円筒と、底面中央部が第１の
   回転軸と滑動するように支持され、円筒部が前記した金
   属円筒と金属円柱との対向空隙部に介在されている薄肉
   厚円筒と、該円筒の円周面において、等しいピッチで回
   転軸方向に互いに平行して遊嵌された複数本の金属ロー
   ラと、金属円筒と金属円柱が互いに反対方向に相対的に
   回転したときに、両者のいずれかに設けたクラッチ溝を
   金属ローラが転動することにより相対的な回転を抑止す
   る双方向クラッチ作用を行なう装置と、金属ローラの１
   方向の転動をするときに転動の中間で、従動する薄肉厚
   円筒の回転を抑止して１方向クラッチ作用に転化せしめ
   る装置と、第１，第２の回転軸の両者のいずれかにより
   原動機のトルク伝達を行ない他のいずれかより車輪にト
   ルク伝達を行なう手段とより構成されたことを特徴とす
   る自動車の慣性走行装置。
2. 【請求項２】請求項１の特許請求の範囲において、アク
   セルペタルを踏む初期の段階において、１方向クラッチ
   作用に転化する装置と、ブレーキペタルを踏む初期の段
   階において、双方向クラッチ作用に転化する装置とより
   構成されたことを特徴とする自動車の慣性走行装置。