JPH06241243A - 自動車の慣性走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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。 【構成】 出力軸を入力とする第１の回転軸９を設け、
それが正転したときに、１方向円錐ローラベアリングク
ラッチを介して第２の回転軸７を同方向に駆動して、そ
の駆動トルクにより自動車を走行する。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方向円錐ローラベアリング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。ブレーキペタル
を踏むと、クラッチは双方向クラッチに転化して、エン
ジン制動若しくは回生制動が作動し、この走行モードが
持続される。アクセルペタルを踏むと走行モードは自動
的に解除され、慣性走行のモードに転換される。

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】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。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】自動車の原動機の出力ト
ルクを車輪に伝達して走行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
に下底面中心部が固定された金属製の円錐台と、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
端部に上底面中心部が固定され、前記した円錐台の側面
外周と所定の空隙長で内周面が対向保持されている金属
製の中空円錐台と、前記した円錐台と中空円錐台の空隙
に円錐台の母線に対して所定の僅かな傾斜角を保持して
並置されて、空隙内を転動するとともに径の大きい底面
が中空円錐台の開口部側にあるように装着された複数個
の細長型円錐ローラと、該円錐ローラの径の小さい端部
を前記した円錐台の上底面外周側に等しいピッチで遊嵌
して保持する装置と、前記した円錐台の下底面部側にお
いて第１の回転軸に対して回動できるように支持された
円板の外周に細長型円錐ローラの径の大きい端部を等し
いピッチで遊嵌して保持する装置と、該円板の正逆方向
の所定の角度の回動を制御して、細長型円錐ローラの前
記した母線に対する傾斜角を所定値に保持する第１のモ
ードならびに母線に対して反対方向に同じ傾斜角を保持
する第２のモードを選択して保持せしめる駆動装置と、
アクセルペタルを踏む初期の段階において、第１のモー
ドに転化する装置と、ブレーキペタルを踏む初期の段階
において、第２のモードに転化する装置と、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。

【０００４】

【作用】原動機と車輪との間に１方向円錐ローラベアリ
ング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。中空円錐台
となっている回転子８の底面中心部に回転軸７が固定さ
れる。回転子８は金属製で、この詳細が図５に示され
る。図５において、回転子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は回転子８の中心軸
と合致して固定される。

【０００７】回転子８の内周面と金属製の円錐台１１の
外周面は所定の空隙を保持して、円錐台１１の下底面中
央部が回転軸９に固定される。円錐台１１のみが図３に
示されている。図３において、回転軸９の右端には円錐
台１１が固定され、両者は同期回転し、円錐台１１の外
周面は前述したように空隙を介して図５の回転子８の内
周面に対向する。円錐台１１が大型の場合には内部に空
洞を設ける場合もある。円錐台１１を以降は回転子１１
と呼称する。回転子８の内周面と回転子１１の外周面と
の空隙には円錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…が等しいピッ
チで複数個並置される。

【０００８】図４に円錐ローラ１３ａの詳細が示され
る。細長型となり両端には回転軸１４ａ，１４ｂが突出
して設けられる。回転子８，１１及び円錐ローラ１３
ａ，１３ｂ，…は互いに摺動する場合があるので防錆の
為にステンレス鋼を使用することがよい。図２の円板１
２ｂは、回転子１１の右端に固定され、円板１２ａは回
転子１１の左端に当接して、回転軸９のまわりに所定の
角度だけ左右に回動できるように保持されている。円板
１２ａには円環１２ｃが固定され、円環１２ｃは回転軸
９に遊嵌している。

【０００９】円板１２ｂの外周部には、円錐ローラ１３
ａ，１３ｂ，…の右端の回転軸が遊嵌される空孔が円錐
ローラの数だけ等しいピッチで設けられて、円錐ローラ
を回動自在に又軸方向に移動できるように構成されてい
る。円板１２ａを図２の矢印Ａ方向よりみた平面図が図
６に示される。図６において、円板１２ａの外周面には
空孔２４ａ，２４ｂ，…が設けられ、該空孔には円錐ロ
ーラ１３ａ，１３ｂ，…の左端の回転軸が図２に示すよ
うに回動自在に又軸方向に移動できるように遊嵌されて
いる。回転子１１の底面に植立した支軸１５ａは円板１
２ａに設けた空孔（図示していないが、円板１２ａが左
右に回動できるように円弧状の空孔となっている。）を
貫挿して円板１２ａの上面に突出している。軟鋼製の作
動子１５の中央部２３は支軸１５ａに遊嵌している。

【００１０】電磁ソレノイド１９ａ，１９ｂは円板１２
ａに固定され、それ等の中心空孔には作動子１５の両端
の円弧状の部分が挿入されている。電磁ソレノイド１９
ａが通電されると作動子１５が吸引されて円板１２ａは
回転子１１に対して、時計方向に設定された角度だけ回
転し、電磁ソレノイド１９ｂの通電に転化すると、作動
子１５が反対方向に吸引されて円板１２ａは反時計方向
に設定された角度だけ回転する。上述した目的を達成で
きるものであれば他の電磁装置を使用しても差支えな
い。図９に示す手段によっても同じ目的が達成される。
図９において、支軸１５ａは円板１２ａに植立され、軟
鋼製の作動子３０ａ，３１ａの遊端部はそれぞれ支軸１
５ａに遊嵌される。記号３０，３１は周知の電磁プラン
ジヤで、電磁プランジヤ３０，３１は図示していない
が、図２の回転軸９に中心部が固定された円板面に固着
されている。電磁プランジヤ３０が通電されると、作動
子３０ａが吸引されて円板１２ａは設定された角度だけ
時計方向に回転し、電磁プランジヤ３１が通電される
と、作動子３１ａが吸引されて円板１２ａは設定された
角度だけ反時計方向に回転する。

【００１１】上述した説明より判るように、円板１２ａ
の回転子１１に対する左右の回動により、円錐ローラ１
３ａ，１３ｂ，…は回転子１１の母線より等しい角度だ
け左右に傾くように構成されている。例えば図２の点線
で示す母線１３に対して円錐ローラ１３ｂは傾斜してい
る。図２において、回転軸９が矢印Ｂで示す方向に回転
すると、円錐ローラ１３ｂは反対方向に回転するので、
図面上で上方に転動すると同時に右方に移動する。従っ
て回転子８と１１の空隙に食い込むことになり、回転子
８を矢印Ｂ方向に駆動する。従って回転軸９と７は同期
回転する。他の円錐ローラについても上述した事情は全
く同様である。駆動トルクを大きくする為には円錐ロー
ラ１３ａ，１３ｂ，…の数を増加することがよい。円錐
ローラ１３ａ，１３ｂ，…は軸方向に移動するので、図
４の円錐ローラの長さは円板１２ａと１２ｂの間隔より
所定値だけ小さくする必要がある。同期回転中に回転軸
９の回転速度を低下すると、円錐ローラ１３ａ，１３
ｂ，…は矢印Ｂと同じ方向に回転子８により転動される
ので、左方に移動して回転子１１と８の空隙内に遊動す
るモードに転化する。従って回転軸７，回転子８は回転
軸９，回転子１１と無関係に回転するモードに転化す
る。回転軸９を回転軸７より速く回転すると、円錐ロー
ラ１３ａ，１３ｂは再び右方に移動して回転子１１と８
をクラッチして同期回転する。

【００１２】上述した説明より理解されるように、１方
向円錐ローラベアリングクラッチとなる。上述したよう
に駆動回転軸９が低速となり、被駆動回転軸７が自由に
回転しているときに、図６若しくは図９の電磁装置によ
り、円錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…を円板１２ａの回転
を介して母線に対して反対の傾斜角に転化すると、円錐
ローラは右方に移動して回転子１１と８の空隙内に食い
込んで両者をクラッチして同期回転するモードに転化す
る。従って１方向クラッチでなく双方向クラッチに転化
する。このときに再び回転軸９の回転を上昇するトルク
を供与すると、円錐ローラ１２ａ，１３ｂ，…は矢印Ｂ
と反対方向に転動するので、左方に移動されて回転子１
１と８との空隙内で遊嵌されるが、同時に図６，図９の
電磁装置の通電により円錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…の
傾斜角を反対とすると、右方に移動して回転子１１と８
をクラッチして最初のモードに転化する。

【００１３】次に上述した各モードの転換を行なう電磁
装置と自動車の走行との関係を図６について説明する。
この場合には、回転軸９は自動車のエンジンにより駆動
され、回転軸７は車輪を駆動している。図６において、
記号２２ａ，２２ｂは直流電源の正負極端子である。ア
クセルペタルを踏むとその初期段階で連動する電気スイ
ッチ２１ａが閉じられるので、フリップフロップ回路２
０（以降はＦ回路と呼称する。）が付勢されて電磁ソレ
ノイド１９ｂが通電される。従って円板１２ａが回転し
て円錐ローラは図２に示す傾斜角となり、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２２ａによ
りアンド回路２５を介してＦ回路が付勢されて電磁ソレ
ノイド１９ａが通電される。このときにアクセルペタル
は戻されているので電気スイッチ２１ａは開かれてい
る。記号１０はスリップリングで、回転している電磁ソ
レノイド１９ａ，１９ｂに＋極２２ａと−極２２ｂより
通電する為のものである。ブレーキペタルを踏んだとき
に、電磁ソレノイド１９ａが通電されると円錐ローラの
傾斜角が反対となり前述したようにエンジンブレーキの
モード転化するが次に述べる不都合がある。

【００１４】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を説明する。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２
８ａ，２８ｂ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２８ａの検出信
号がブロック回路２８ｂの検出信号より大きいと、オペ
アンプ２８の出力はローレベルとなり、アンド回路２５
の出力もローレベルとなっている。

【００１５】このときに、反転回路２７を介するアンド
回路２６の入力はハイレベルとなるので、アンド回路２
６の出力端子２６ａの出力もハイレベルとなる。端子２
６ａ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２８ｂ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２８の出力はハ
イレベルに転化し、アンド回路２５の出力もハイレベル
となるので、Ｆ回路２０の出力も反転して電磁ソレノイ
ド１９ａが通電される。従ってエンジンブレーキが作動
するが、このときに図２の回転軸９と回転軸７の回転数
はほぼ等しいので前述した車体と人体に対するショック
は除去される作用効果がある。このときに反転回路２７
の出力はローレベルとなるので、アンド回路２６の出力
もローレベルに転化してエンジンの加速が停止されてス
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。

【００１６】図６の電磁ソレノイド１９ａを除去しても
本発明を実施することができる。この場合には電磁ソレ
ノイド１９ｂを通電すると、作動子１５が所定距離だけ
吸引され、通電を停止すると、所定距離だけスプリング
バックするように構成する。図９の装置の場合には電磁
プランジヤ３１を除去することにより同じ目的が達成さ
れる。又電磁装置でなく、例えば油圧で作動する装置を
利用して同じ目的を達成することもできる。図２におい
て、回転子１１と回転子８がロックされたときに両者は
互いに反揆する力が作用するので、軸受７ａ，７ｂはそ
れぞれ矢印７ｄ，７ｃの方向の力が作用する。従ってこ
の力により回転軸９，７が移動しない構成とする必要が
ある。回転軸７をエンジンにより駆動し、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。円
錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…は回転子１１の側に装着さ
れているが回転子８の内周面に装着しても本発明を実施
することができる。

【００１７】図７は、回転子１１を円柱として構成した
もので、回転子１１の外周面と回転子８の内周面との空
隙に円錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…を装着することによ
り前実施例と同じ作用効果がある。図８は回転子８を円
筒として構成したもので、回転子１１の外周面と回転子
８の内周面との空隙に円錐ローラ１３ａ，１３ｂ，…を
装着することにより前実施例と同じ作用効果が得られ
る。本発明では上述したように回転子１１若しくは回転
子８が円柱、円筒の場合も作用が同様なのでこれらを円
錐台若しくは中空円錐台と呼称する。電気自動車に本発
明の手段を適用する場合にも同じ作用効果があるが、こ
の場合にはエンジンブレーキの作用するときには回生制
動作用となる点が異なる。

【００１８】

【効果】アクセルペタルにより加速され、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方向のクラッチ若しくは双方向のクラッチ作
用が自動的に交替されるので摩耗部分がなく、耐用時間
が延長される効果がある。

【００１９】

【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の円錐台１１の説明図

【図４】円錐ローラの説明図

【図５】図２の中空円錐台８の説明図

【図６】円板１２ａと電磁ソレノイド１９ａ，１９ｂの
通電制御回路図

【図７】本発明装置の他の実施例の説明図

【図８】本発明装置の更に他の実施例の説明図

【図９】円板１２ａの駆動装置の他の実施例の説明図

【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 中空円錐台 ７ａ，７ｂ 軸受 １２ａ，１２ｂ 円板 １３ａ，１３ｂ，… 円錐ローラ ２４ａ，２４ｂ，… 空孔 １５，３０ａ，３１ａ 作動子 １９ａ，１９ｂ 電磁ソレノイド ３０，３１ 電磁プランジヤ １０ スリップリング ２０ フリップフロップ回路 ２８ａ 車輪の回転速度検出装置 ２８ｂ エンジンの回転速度検出装置 １１ 円錐台

Claims (1)

【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
   して走行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、該回転軸の端部に下底面中心部が
   固定された金属製の円錐台と、軸受により回動自在に支
   持された第２の回転軸と、該回転軸の端部に上底面中心
   部が固定され、前記した円錐台の側面外周と所定の空隙
   長で内周面が対向保持されている金属製の中空円錐台
   と、前記した円錐台と中空円錐台の空隙に円錐台の母線
   に対して所定の僅かな傾斜角を保持して並置されて、空
   隙内を転動するとともに径の大きい底面が中空円錐台の
   開口部側にあるように装着された複数個の細長型円錐ロ
   ーラと、該円錐ローラの径の小さい端部を前記した円錐
   台の上底面外周側に等しいピッチで遊嵌して保持する装
   置と、前記した円錐台の下底面部側において第１の回転
   軸に対して回動できるように支持された円板の外周に細
   長型円錐ローラの径の大きい端部を等しいピッチで遊嵌
   して保持する装置と、該円板の正逆方向の所定の角度の
   回動を制御して、細長型円錐ローラの前記した母線に対
   する傾斜角を所定値に保持する第１のモードならびに母
   線に対して反対方向に同じ傾斜角を保持する第２のモー
   ドを選択して保持せしめる駆動装置と、アクセルペタル
   を踏む初期の段階において、第１のモードに転化する装
   置と、ブレーキペタルを踏む初期の段階において、第２
   のモードに転化する装置と、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。