JPS6338031A - 自動車の補助駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車の補助駆動装置に関し、自動車の従動輪
を該従動輪に押付けられ且つモータで駆動されるローラ
により駆動させるようにした補助駆動装置に関する。

（従来技術） 一般に、自動車においては、エンジン出力を前輪又は後
輪のみに伝える前輪又は後輪駆動方式が採用されており
、この種の駆動方式は４輪駆動力式に比べて構造が簡素
・軽量であり、安価に製造できるという利点がある。し
かし、前輪又は後輪駆動方式の自動車は、４輪駆動力式
のものに比べると、車輪がスリップし易い雪道やぬかる
み等からの脱出が困難であるという欠点がある。

実開昭５８−１１２６３６号公報には、前輪駆動方式の
自動車を簡易な４輪駆動力式とするための簡易補助駆動
装置が開示されている。この補助駆動装置は、ローラと
、該ローラを従動輪の周面に押しつけるための押付機構
と、ローラを回転駆動するためのモータとを備えている
。この補助駆動装置によれば、駆動輪をエンジンにより
駆動すると同時に従動輪をモータにより駆動することが
出来るので、緊急的に雪道やぬかるみ等からの脱出を行
なうことが出来る。

ところで、本願出願人は先の出願（特願昭６０−１６５
０７５号）において、エンジンで駆動される交流発電機
と、この交流発電機から給電される交流モータとを備え
、この交流モータで従動輪に押圧されるローラを駆動す
るようにした自動車の補助駆動装置を提案した。

上記交流方式の補助駆動装置においては、それを稼働さ
せるのは第１速ギア位置若しくは後退ギア位置であり、
その場合車速と交流発電機出力の周波数と交流モータの
回転数とが比例関係にあるので、交流モータの出力トル
クを車速か変動しても略一定に保持し得るということに
着目し、モータの出力トルクの制御を簡単化している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記光の出願に係る交流方式の補助駆動装置の場合、小
型の交流発電機や交流モータを容易且つ安価に入手しに
くく大型のものになるので、補助駆動装置が大型化し重
量も重くなる。補助駆動装置の駆動機構本体部分は、自
動車のドライバが１人で容易に車体に着脱し得ることが
望ましく小型・軽量であることが必要である。

また交流方式は、交流モータの特性により、効果的なト
ルクを得るためには、車速と交流発電機の出力周波数と
を所定範囲内の比例定数の比例関係になるようにする必
要がある。さらに、車速と交流発電機の出力周波数とを
所定の比例関係に設定したとしても、変速によりギヤ比
が変化すると、この所定の比例関係がくずれてしまうの
で、所定の変速レンジに固定しないと効果的なトルクを
得ることができない。

そこで、上記交流発電機の出力周波数に依存する交流方
式の補助駆動装置に代えて、発電機の出力周波数に依存
しないよう、エンジンで駆動されるオルタネータを設け
、このオルタネータから給電される直流モータでローラ
を駆動する直流方式の補助駆動装置とすることが考えら
れる。

しかし、補助駆動装置では、車速の増加に応じてローラ
の回転速度つまりモータの回転速度を増加させなければ
ならないが、直流モータの回転速度と電流と出力トルク
の関係は第１１図のようになっているので、回転速度が
大きくなると電流が低下して出力トルクが低下し、また
回転速度が小さくなると電流が増加して出力トルクが増
加することから、出力トルクを一定にして経済的に駆動
させることが難しい。特に、雪道などで発進するときに
はモータの回転数が小さいので上記のように出力トルク
が過大となってローラで駆動される従動輪がスリップし
、補助駆動装置として機能しなくなるという問題がある
。

その対策として、モータへの供給電流をチョッパ回路等
で適切に制御することも考えられるけれども、制御装置
が複雑化し高価なものとなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る自動車の補助駆動装置は、前後輪の何れか
一方のみをエンジンによって駆動される駆動輪とし、他
方の従動輪を該従動輪に押付けられ且つモータで駆動さ
れるローラにより駆動させるようにした自動車の補助駆
動装置において、上記モータを直流モータで構成すると
ともにその直流モータに給電する発電機を上記エンジン
で駆動される直流発電機で構成し、自動車の走行速度を
検出する車速検出手段を設けるとともにこの車速検出手
段からの出力に基いて所定の車速以上の領域では車速の
増加に応じて発電電圧が増加するように制御する発電電
圧制御手段を設けたものである。

（作用） 本発明に係る自動車の補助駆動装置においては、以上の
ように直流発電機とローラ駆動用の直流モータを設け、
直流発電機から直流モータへ給電してローラを駆動する
ように構成するとともに、車速検出手段で車速を検出し
、その出力に基いて発電電圧制御手段において所定の車
速以上の領域では、発電電圧が車速の増加に応じて増加
するように制御する。従って、所定の車速以上の領域で
はモータへの給電電圧が車速の増加に応じて増加し、車
速が変動しても略一定のトルクでローラが駆動されるこ
とになる。

（発明の効果） 本発明に係る自動車の補助駆動装置によれば、以上のよ
うに所定の車速以上の領域では車速の増加に応じて発電
電圧が増加し、モータの出力トルクが略一定となる。

このように発電電圧を制御すると、発進時に過大な出力
トルクでスリップすることもなく、車速増加時に出力ト
ルクが過小となることもない。

（実施例） 以下、本発明に係る自動車の補助駆動装置の実施例を図
面に基いて説明する。

本実施例における自動車１は前輪駆動車であり、第１図
に示すように従動輪である後輪を補助的に駆動する補助
駆動装置の駆動機構本体部２が左右の後輪３の後方の車
体に夫々着脱自在に装着され、このローラ４が対応する
後輪３に当接するようになっている。

ここで、左側の後輪３を駆動する駆動機構本体部２と右
側の後輪３を駆動する駆動機構本体部２とは対称の構造
なので、第３図〜第５図により左側の後輪用のものにつ
いて説明する。

先ず、上板５ａと後板５ｂと外側板５Ｃとからなるメイ
ンフレーム５が設けられ、このメインフレーム５の下側
にモータ６が車幅方向に向けて配設され、モータ６のフ
ランジ６ａを４本のポルト７により外側板５Ｃに固着す
るとともにメインフレーム５の内端側においてモータ６
に掛は回したバンド８の上端部のボルト９をメインフレ
ーム５に螺着することにより、モータ６がメインフレー
ム５に装着されている。

上記モータ６の下方には後輪３の外周面最後部に当接す
る金属製のローラ４が車幅方向に向けて配設され、この
ローラ４は内外１対のｔ＆動アーム１０・１１の下端部
に軸受を介して回転自在に枢着されている。

即ち、メインフレーム５の外側板５Ｃの円形開口を押通
するモータ６の出力軸６ｂにはアウタ駆動アームＩＯの
上端部が軸受１２を介して回動自在に枢着され、このア
ウタ駆動アーム１０の下端部にはローラ軸４ａの外端部
分が軸受を介して回転自在に枢支され、モータ６の内端
側に突出するモータ軸６ｃにはインナ駆動アーム１１の
上端部が軸受を介して回動自在に枢着され、このインナ
駆動アーム１１の下端部にはローラ軸４ａの内端部が軸
受を介して回転自在に枢支されている。このようにロー
ラ４は内外１対の駆動アーム１０・１１に回転自在に枢
支され、補動アーム１０・ＩＩをその上端の枢着部器り
に駆動させることによりローラ４を略水平方向に前後に
移動可能となっている。

上記モータ６の回転駆動力をローラ軸４ａに伝達してロ
ーラ４を正逆回転駆動するため、モータ６の出力軸６ｂ
の外端部には小径のスプロケット１３が固着され、ロー
タ軸４ａの外端部には大径のスプロケット１４が固着さ
れ、これら両スプロケット１３・１４に無端チェーン１
５が掛装され、このチェーン１５及び両スプロケット１
３・１４の外側を覆うカバー１６が蝶ネジ１７により外
側板５Ｃに着脱自在に取付けられている。

更に、車体に対して相対的に上下動する後輪３にローラ
４を所定の押圧力で押圧する為の押圧機構が次のように
構成される。

上記メインフレーム５の後側の内側部分には、上板１８
ａと前板１８　ｂと外側板１８Ｃとからなるサブフレー
ム１８が配設され、このサブフレーム１８はメインフレ
ーム５の後板５ｂの段落ち状の凹入部に固着され、この
サブフレーム１８の内側にはケース１９で覆われたギア
機構が取付けられ、このケース１９の後部には押圧駆動
用モータ２０が前後方向に向けて水平に装着され、上記
ケース１９内のギア機構は上記モータ２０の出力軸に固
着されたウオームギアとこのウオームギアに噛合する従
動ギアとからなり、上記従動ギアに固着されたそのギア
軸２１はサブフレーム１８の外側板１８ｃの外側へ突出
し、このギア軸２１の端部には揺動板２２の上端部が固
着されている。

一方、前記アウタ駆動アーム１０及びインナＩ＄動アー
ム１１の各下端部からは後方へ一体的に腕部が延ばされ
内外の腕部は連結板２３で連結され、後輪３０幅中央部
に対応する位置において連結板２３の中央部と揺動板２
２の下端部とに亙る押圧軸２４が設けられ、上記押圧軸
２４は揺動板２２の下端部に回動自在に連結されたピス
トンロッド２４ａとピストンロッド２４ａに摺動自在に
外嵌されたシリンダ２４ｂとシリンダ２４ｂ内に組込ま
れた圧縮コイルバネ２４ｃとシリンダ２４ｂの前端側部
分にボールジヨイントを介して連結され且つ連結板２３
に螺着されたロッド２４ｄとから構成されている。

このように、上記押圧駆動用モータ２０によってウオー
ムギアと従動ギアとを介して揺動板２２を揺動させるこ
とにより、押圧軸２４を介して内外１対の１＆動アーム
ｌＯ・１１を前方へ揺動させてローラ４を後輪３に押圧
したり或いは揺動アーム１０・１１を後方へｔ＆動させ
てローラ４を後輪３から離隔させたりすることが出来る
ようになっている。但し、押圧力が設定値以上になった
ときには圧縮コイルバネ２４ｃが収縮するようになって
いる。尚、符号４８は揺動板２２の後方揺動を検出する
りミソトスインチである。

上記駆動機構本体部２を後輪３の直ぐ後側の車体に着脱
自在に装着するため、前記メインフレーム５の上板５ａ
とサブフレーム１８の上板１８ａとで形成される階段状
被取付部に合致する階段状取付部２５が第２図に示すよ
うにホイールハウス２６の後側の車体の部分に設けられ
、上記約２０ｋｇ程度の重量の駆動機構本体部２を側方
より上記階段状取付部２５の下面側にセントし、ガイド
片２５ａをメインフレーム５の係止穴２７に係合させる
とともに、ガイド片２５ｂによってサブフレーム１８の
上板１８ａの斜辺部を係止した状態において、トランク
ルーム内から階段状取付部２５の４個のボルト穴２８か
ら夫々対応する上板５ａ・１８ａのナツト穴２９に各ボ
ルトを螺締することにより、上記駆動機構本体部２が車
体に着脱自在に固定される。

次に、上記補助駆動装置の全体構成について第６図〜第
１０図に基いて説明する。

第６図に示すように、左右１対の前輪３Ａは、エンジン
３０によりトランスミッション３１を介して駆動され、
エンジン３０の出力軸にはプーリ３２とベルト３３と電
磁クラッチ３４を介してオルタネータ３５が連結され、
電磁クラッチ３４はコントロールユニット３６によって
制御される。

上記オルタネータ３５からはリレーボックス３７を介し
て補助駆動機構本体部２の前記モータ６へ給電されると
ともに前記押圧駆動用モータ２０へはコントロールユニ
ット３６から給電される。上記コントロールユニット３
６から上記オルタネータ３５のロータコイルへ発電電圧
を制御する励磁電流Ｉが出力されるとともにコントロー
ルユニット３６からりレーボノクス３７へ切換制御信号
Ｆ・Ｒが出力される。

一方、トランスミッション３１の出力軸や前輪駆動軸に
連係させて例えばピンクアップコイル式の車速センサ３
８が設けられ、その車速信号ＳＰがコントロールユニッ
ト３６へ出力されるとともに、補助駆動装置の駆動を指
令する駆動指令信号Ｓ０やクラッチ接続時に出力される
クラッチ信号Ｓ、や第１速ギア選択時に出力される第１
速ギア信号Ｓ冨や後退ギア選択時に出力される後退ギア
信号Ｓ、などを含む運転状態信号Ｓがコントロールユニ
ット３６へ出力される。

ここで、上記補助駆動装置の作動について説明する。

補助駆動装置を起動させるスタートスイッチをＯＮに切
換えると駆動指令信号Ｓ０がコントロールユニソ１−３
６へ入力サレ、コントロールユニット３６から電磁クラ
ッチ３４へ接続駆動電流Ｃが出力されて電磁クラッチ３
４が接続され、これと並行して車速センサ３８からの車
速信号ＳＰがコントロールユニット３６へ出力サレ、コ
ントロールユニット３６からオルタネータ３５のロータ
コイルへ後述のように車速に応じた電圧の励磁電流ｌが
出力され、オルタネータ３５が発電を開始する。

一方、第１速ギア信号Ｓ２又は後退ギア信号Ｓ３がコン
トロールユニット３６へ入力されると、それに対応した
切換信号Ｆ又はＲがコントロールユニット３６からリレ
ーボックス３７へ出力されてリレーボックス３７が切換
信号Ｆ又はＲに応じた接続状態に切換えられ、オルタネ
ータ３５からの電流が左右１対のモータ６へ供給されて
モータ６が正転（前進）側又は逆転（後退）側へ回転駆
動され、各ローラ４がモータ６で駆動される。

次に、クラッチ信号Ｓｌがコントロールユニット３６へ
出力すれると、コントロールユニット３６から左右１対
の押圧駆動用モータ２０へ所定時間の間だけ駆動電流り
が出力され、各押圧機構によって各ローラ４が後輪３の
周面に押圧付勢され、各後輪３が各ローラ４により補助
的に回転駆動され、４輪駆動状態となる。

ところで、上記のように補助駆動装置を作動させて走行
する場合、ローラ４の回転速度つまりモータ６の回転速
度は車速の増加に応じて増加していくことが必要であり
、モータ６の回転速度が変動してもモータ６のトルクを
略一定に保つためには車速の増加に応じてオルタネータ
３５の発電電圧を増加させていく必要がある。

即ち、前記直流モータの一般的特性（第１Ｉ図）を回転
速度と出力トルクの関係に変換してみると、第１０図の
特性となる。第１０図からも判るように直流モータの回
転速度が変動しても出力トルクを略一定に保つ為には供
給電圧を回転速度の増加に応じて増加させる必要がある
（直線り。

参照）。

そして、自動車が雪道等で発進するときに通常走行時の
出力トルクよりも大きな出力トルクとする為にはやはり
直流モータへの供給電圧を増加させる必要がある（直線
Ｌ２参照）。

そこで、本願の補助駆動装置では、車速信号ＳＰに基い
て発電電圧を第８図のように制御し、モータ６の出力ト
ルクを第９図のように制御しようとするものである。

即ち、上記コントロールユニット３６のうち、車速信号
ＳＰに基いてオルタネータ３５のロータコイルへの励磁
電流Ｉの電圧を制御して発電電圧を制御する発電電圧制
御部３９は第７図のように構成されている。

即ち、上記発電電圧制御部３９は、車速信号ＳＰをＦ／
Ｖ　（周波数／電圧）変換するＦ／Ｖ変換器４０と、第
８図に示すように発進から設定車速■、になるまでの間
発電電圧を高めるためのバイアスｖｌ及び第１オペアン
プ４１と、第８図にα・■２で示すように車速に関係な
しに発電電圧を所定値だけ増加させる為のバイアス■ｚ
と、加算器４３と、増幅器４４と、発電電圧が目標値か
らズレないようにフィードバック制御するための係数器
４７及び第２オペアンプ４６を備えている。

上記Ｆ／Ｖ変換器４０の出力端子は第１加算器４３及び
第１オペアンプ４１のマイナス入力端子に接続され、バ
イアスｖ１は第１オペアンプ４１のプラス入力端子に接
続され、第１オペアンプ４１の出力端子はダイオード４
２を介して加算器４３に接続され、バイアス■２は加算
器４３に接続されている。そして、加算器４３の出力端
子は第２オペアンプ４６のプラス入力端子に接続され、
オルタネータ３５の出力線は係数器４７を介して第２オ
ペアンプ４６のマイナス入力端子に接続され、第２オペ
アンプ４６の出力端子は増幅器４４に接続され、増幅器
４４の出力端子はオルタネータ３５のロータコイル３５
ａに接続されている。

上記発電電圧制御部３９の構成において、Ｆ／■変換器
４０からの出力を増幅器４４を介してロータコイル３５
ａに入力だけの場合には第８図の直線Ａのように車速に
比例する発電電圧となるが、バイアス■２により増幅器
４４に入力される信号の電圧レベルを一律に増加させる
ので実際の発電電圧は第８図の直線Ｂのように直線Ａよ
りもα・■２　（但し、αは定数）だけ高くなる。

そして、車速かバイアス■１で設定される設定車速ｖ１
以下のときには、車速が設定車速ｖ１より小さくなるに
応じて第１オペアンプ４１の出力電圧が大きくなるので
、第８図の直、ｖＩｃのようになる。

更に、ローラ駆動用モータ６の負荷が増大しモータ電流
が増加するとオルタネータ３５の内部インピーダシス故
に出力線の電圧が低下し第２オペアンプ４６の出力がそ
のプラス入力端子への入力信号とマイナス入力端子への
入力信号との電圧差に応じて増加するので、発電電圧が
第８図の直線Ｂと直線Ｃから大きく変動しないようにフ
ィードハック制御されることになる。

第８図の直線Ｂと直線Ｃとで表わされる発電電圧と車速
との関係を、モータ出力トルクと車速との関係に書き換
えると第９図のようになる。

即ち、自動車の発進時には大きな始動トルクで発進する
ことが出来、車速が設定車速１１以上になったときには
走行抵抗よりも大きな略一定の出力トルクで経済的に走
行し得るようになっている。

尚、上記実施例は、直流発電機としてオルタネータ３５
を用いた場合であるが、直流発電機としてダイナモを用
い、そのフィールドコイルへの入力電圧や電流を上記の
ように制御してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第９図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は補助駆動装置の駆動機構本体部を取付けた
自動車の要部側面図、第２図は階段状取付部の斜視図、
第３図は駆動機構本体部の平面図、第４図は同側面図、
第５図同前面図、第６図は補助駆動装置の全体構成図、
第７図はコントロールユニットの発電電圧制御部の構成
図、第８図は発電電圧の線図、第９図はモータ出力トル
クの線図、第１Ｏ図・第１１図は夫々直流モータの一般
的特性を示す線図である。 ２・・駆動機構本体部、　３・・後輪、　６・・モータ
、　３４・・電磁クラッチ、　３５・・オルタネータ、
　３６・・コントロールユニット、３７・・リレーボッ
クス、　　３８・・車速センサ、３９・・発電電圧制御
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前後輪の何れか一方のみをエンジンによって駆動
   される駆動輪とし、他方の従動輪を該従動輪に押付けら
   れ且つモータで駆動されるローラにより駆動させるよう
   にした自動車の補助駆動装置において、 上記モータは直流モータで構成されるとともにその直流
   モータに給電する発電機が上記エンジンで駆動される直
   流発電機で構成され、自動車の走行速度を検出する車速
   検出手段とこの車速検出手段からの出力に基いて所定の
   車速以上の領域では車速の増加に応じて発電電圧が増加
   するように制御する発電電圧制御手段とを備えているこ
   とを特徴とする自動車の補助駆動装置。