JP4871958B2 - 車両用電子制御燃料節約クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用の電子制御燃料節約クラッチ装置に関する。

車両は、走行中、エンジン出力を一切用いることなく、その惰力だけに依存して惰走（ｃｏａｓｔ）できることはよく知られている。その間、エンジンはアイドリングを確保するためのごくわずかな燃料を消費するのみであることができる。そのため、車両の惰走は燃料節約のための有意義な形態である。

ニュートン力学によれば、車両が走行している時、エンジンから出力されるトラクションは車両を加速状態にすることができる。走行中、車速が増大するにつれて、エンジンから出力されるトラクションと均衡するまで、風の抵抗などの車両に対する抵抗は増大する。最終的に車両は一様な動きになる。運転者がアクセルを放すと、車両は、以下のような単純化された式に一般に従う抵抗によって減速する。すなわち、
Ｒ１＋Ｒ２＝ｍａ；Ｒ２＝Ｋμ

ここで、Ｒ１は風の抵抗及び摩擦抵抗であり、Ｒ２は車両の動力・変速機アセンブリによって生じる抵抗であり、Ｋはギア係数であって、ギアが高いほどＫは大きくなり、ギアが低いほどＫは小さくなる。車両が高いギアで走行している時は惰走距離は長めになり、低いギアで走行している時は逆に短くなるのはそのためである。μは車両の動力・変速機アセンブリによる減勢を示す。車両が動力・変速機アセンブリをつながずに惰走すると、この式からわかるように、車両に対する抵抗は小さくなり、車両はより長い距離を惰走することができ、したがってより多くの燃料を節約することができる。

中国特許ＺＬ０２２８２６３９．４など、既知の従来技術では、車両の変速機システムにオーバーランニング・クラッチが設置されている。車両が減速すると、オーバーランニング・クラッチによってエンジン減勢から外されてエンジン減勢無しに惰走し、それによって燃料節約の目的が果たされる。車両はそれに応じて中立の惰走状態となるため、この技術スキームには重大な安全上の問題がある。車両の急制動時、ブレーキ・システムに当然求められる必要な増力ブレーキは、エンジンと車輪の間のオーバーランニング・クラッチによる関係によって低下し、運転の安全性に著しい影響を来たす。さらに、運転者がアクセルを戻した時、オーバーランニング・クラッチは車両をエンジン減勢から外すが、アクセルは戻らないため、エンジンはアイドル燃料供給状態にはなく、アイドル燃料供給状態以上の燃料をなお消費する。そのため、この既知の従来技術では、理想的な燃料節約効果を達成することはできない。さらに、この装置だけを装備する車両は後退することができない。

エンジンに対する燃料供給は２つに分けられる。１つはエンジンをアイドリング状態に保つアイドル燃料供給であり、もう１つはアクセル・ペダルによって制御される加速燃料供給である。いずれの種類の燃料供給も、１つの燃料ラインだけでなく、複数のラインによって供給されることができる。

本発明の目的は、車両用の電子制御燃料節約装置を提供することにある。この電子制御燃料節約装置は、加速燃料供給を制御することにより、従来技術よりも優れた燃料節約効果を持ち、それと同時に、様々な走行条件において車両の安全性を確保することができる。

本発明では、電子制御燃料節約クラッチ装置は、電子制御クラッチ、ブレーキ・スイッチ、アクセル・センサ、さらに、加速燃料供給開閉用の燃料ライン電磁スロットル弁を備える。電子制御クラッチと燃料ライン電磁スロットル弁は、車両のエンジンと車輪の間の係合又は係合解除及びエンジンの加速燃料供給を制御するため、ブレーキ・スイッチとアクセル・センサにより出される信号とによって制御される。詳細な制御態様は以下の通りである。すなわち、ブレーキ・スイッチが入ると、電子クラッチが係合し、燃料ライン電磁スロットル弁が閉じて、エンジンにはアイドル燃料供給だけが与えられる。ブレーキ・スイッチが切れる（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｏｆｆ）と、アクセル・ペダルが前進するか、又は一定の前進位置を保持していることをアクセル・センサが検知した場合には、電子制御クラッチは係合し、燃料ライン電磁スロットル弁は開いて、加速燃料供給のスイッチが入り、エンジンには加速燃料供給が与えられる。アクセル・ペダルが戻されるか、又は一定の戻り位置を保持していることをアクセル・センサが検知した場合には、電子制御クラッチは係合を解除され、燃料ライン電磁スロットル弁が閉じて、エンジンへの加速燃料供給が中止され、エンジンにはアイドル燃料供給だけが与えられる。本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置では、アクセル・ペダルが戻されるか、又は一定の戻り位置を保持すると、車両はエンジン及び変速機による減勢から外れて惰走状態になり、したがって車両にかかる抵抗が減り、それによって燃料の節約が実現される。車両が制動されると、電子制御クラッチが係合し、それによって高速の車輪がエンジンと歯車装置で係合し、その結果、エンジンが固有の歯車比で伝達され、回転速度が上昇し、そうすることで、本発明による装置を配設していない場合に相当するエンジンによる減勢及び増力ブレーキがもたらされる。

電子制御クラッチは変速機システム内のエンジン下流側に配設され、そのため、惰走中は、車両は少なくともエンジンによる減勢から外れることができる。電子制御クラッチは、好ましくは、惰走中は車両がエンジンによる減勢及び変速機による減勢から外れることができるように、最終段の変速機軸上に配設される。

本発明の電子制御クラッチは様々な実施例で実現することができ、例えば、電子制御クラッチは摩擦クラッチ又は噛合いクラッチであることができる。

好ましくは、電子制御クラッチは電磁的な制御態様で係合するか、又は係合を解除されることができる。

ブレーキ・スイッチは様々な実施例で実施することができる。ブレーキ・スイッチは、例えば、ブレーキ・ペダルに配設されたマイクロスイッチ、行程スイッチ、誘導スイッチ又は無接点スイッチであることができる。マイクロスイッチを例に取ると、ブレーキ・ペダルを踏み込むと、マイクロスイッチが作動してスイッチが入り、ブレーキ・ペダルが完全に放されると、マイクロスイッチが切れる。

アクセル・センサは様々な実施例で実施することができる。それは、例えば、溝と接点を含むディスク、アクセル・ペダル上に配設された接点、及び必要に応じて減衰ホイールを備えたアクセル・センサであることができる。ディスク上の接点は溝の中に配設され、アクセル・ペダル上の接点がその溝に向かい合う。その際、ディスクの回転軸はアクセル・ペダルの回転軸と同軸である。アクセル・ペダルが前方に回転すると、アクセル・ペダル上の接点がディスク上の接点と接触し、ディスクを一緒に回転させる。アクセル・ペダルが戻ると、アクセル・ペダルはその接点をディスク上の接点から引き離し、ディスクを一緒に戻す。

さらに、別形式のアクセル・センサを採用することができる。このアクセル・センサは直流発電機として設計されてアクセル・ペダルの回転軸の上に配置され、その直流発電機は回転子と固定子を備え、回転子軸はアクセル・ペダルの回転軸に同軸状に接続された状態で、又は歯車機構によって連結されており、アクセル・ペダルが回転すると、回転子が一緒に回転するようになっている。アクセル・ペダルが前進するか、又は戻る時、直流発電機はそれぞれ逆の極性の起電力を出力する。この起電力は、回路によって対応するスイッチオン信号又は対応するカットオフ信号に変換され、たとえアクセル・ペダルが前進するか、又は戻る時に一定の位置に保持されても、このスイッチオン信号又はカットオフ信号はなお有効である。

本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置は、オーバーランニング・クラッチが装備された既存の車両に適用することができる。その場合、回転はできないが、オーバーランニング・クラッチのオーバーランニング側に対して軸方向に動くことができる本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置の電子制御クラッチの一方の側の摩擦板がそのオーバーランニング側に配設され、回転はできないが、シャフト側に対して同じく軸方向に動くことができる電子制御クラッチの他方の側の摩擦板がそのシャフト側に配設される。別法として、２つの側の摩擦板のうち、一方の側にある摩擦板だけが動くようにすることができることは言うまでもない。本発明によって提供される方策によって、オーバーランニング・クラッチが装備された既存の車両を極めて低いコストで改良し、車両の安全を確保すると同時に燃料を節約することが可能である。

次の図面を参照しながら、以下に本発明を実施する。

図１は、本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置を制御論理の枠組みチャートで示したものである。車両が発進すると、プログラムが作動を開始する。運転者がブレーキ・ペダルＰを踏むと、ブレーキ・スイッチ８が入り、それによって電子制御クラッチ７が係合し、エンジンにアイドル燃料供給が与えられる。運転者がブレーキ・ペダルＰを踏まない時は、ブレーキ・スイッチ８は切れ、次のステップが作動を開始する。アクセル・ペダルＰが前進するか、又は一定の前進位置Ｓ１を保持していることをアクセル・センサ９が検知すると、電子制御クラッチ７が係合し、エンジンに加速燃料供給が与えられる。アクセル・ペダルＰが戻るか、又は一定の戻り位置Ｓ２を保持していることをアクセル・センサ９が検知すると、電子制御クラッチ７は係合を解除され、エンジンへの加速燃料供給が中止されて、エンジンにはアイドル燃料供給だけが与えられる。

図２は、本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置を含む車両変速機システムを枠組みチャートで示したものである。このシステムは、主に、エンジン１、クラッチ２、変速機３、変速機シャフト４、電子制御燃料節約クラッチ装置５及び車輪６を含む。その電子制御燃料節約クラッチ装置５は、電子制御クラッチ７、ブレーキ・スイッチ８及びアクセル・センサ９を含む。電子制御燃料節約クラッチ装置５は、さらに燃料ライン電磁スロットル弁Ｇを含む。本発明による電子制御クラッチ７は、エンジン１下流側に、好ましくは最終段の変速機シャフトに配設される。

燃料ライン電磁スロットル弁Ｇは、エンジンに加速燃料供給が与えられる経路の燃料ライン内に配設され、スロットル操作に使用される。その論理関係は次の通りである。すなわち、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが開くと、加速燃料供給のスイッチが入り、供給量はアクセル・ペダルの位置に依存する。一方、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが閉じた時には、加速燃料供給のスイッチは切れるが、アイドル燃料供給には影響しない。

本発明では、電子制御燃料節約クラッチ装置５の電子制御クラッチ７及び燃料ライン電磁スロットル弁Ｇは、ブレーキ・スイッチ８とアクセル・センサ９により出される信号とによって制御され、車両のエンジン１と車輪６の間の係合及び係合解除並びに加速燃料供給のオン及びオフを制御する。

電子制御クラッチ７は様々な実施例で実施することができ、摩擦クラッチや噛合いクラッチなど、従来技術における幾つかの周知の形態を利用することができる。クラッチの係合及び係合解除は、電磁的な制御態様又はそれと同等のその他の制御態様で制御される。

ブレーキ・スイッチ８も様々な実施例で実施することができる。例えば、ブレーキ・ペダルにマイクロスイッチを配設することができる。ブレーキ・ペダルを踏み込むと、マイクロスイッチがまず作動し、電子制御燃料節約クラッチ装置に対する信号を発生させる。行程スイッチ、誘導スイッチ又は無接点スイッチを採用することもできる。

アクセル・センサ９も、従来技術で既知の様々な実施例で実施することができる。

図３は、本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置の１つの実施例を示したものである。図３では、常時閉のスイッチ８’がブレーキ・スイッチによって制御されている。ブレーキ・スイッチ８が入ると、常時閉のスイッチ８’が切れる。ブレーキ・スイッチ８が切れると、常時閉のスイッチ８’が入る。ブレーキ・スイッチ８は、電子制御クラッチ７の係合及び係合解除並びに燃料ライン電磁スロットル弁Ｇの開放及び閉鎖の制御で優先する。ブレーキ・スイッチ８が入ると、電子制御クラッチ７が係合し、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが閉じ、エンジンにはアイドル燃料供給が与えられる。ブレーキ・スイッチ８が切れると、アクセル・センサ９が電子制御クラッチ７と燃料ライン電磁スロットル弁Ｇを制御する。燃料ライン電磁スロットル弁Ｇのスイッチが入るということは、エンジン燃料供給システムがアクセル・ペダル位置によって決定される加速燃料供給量をエンジンに与えることができるということを意味する。燃料ライン電磁スロットル弁Ｇのスイッチが切れるということは、加速燃料供給が中止され、エンジン燃料供給システムはエンジンのアイドリングを維持するためのアイドル燃料供給量だけをエンジンに与えることができるということを意味する。アクセル・センサ９は、溝と接点Ａを含むディスクＦ、アクセル・ペダルＰ上に配設された接点Ｂ、及び必要に応じて減衰ホイールＷを備え、ディスク上の接点Ａは溝の中に配設され、アクセル・ペダル上の接点Ｂがその溝に向かい合う。その際、ディスクの回転軸はアクセル・ペダルの回転軸と同軸である。アクセル・ペダルＰが前方に回転すると、アクセル・ペダル上の接点Ｂがディスク上の接点Ａと接触し、ディスクＦを一緒に回転させる。アクセル・ペダルが戻ると、アクセル・ペダルはその接点Ｂをディスク上の接点Ａから切り離し、ディスクを一緒に戻す。アクセル・ペダルが前進するか、又は一定の前進位置を保持すると、接点Ａと接点Ｂは互いに接続される。アクセル・ペダルが戻るか、又は一定の戻り位置を保持すると、接点Ａと接点Ｂは互いに切り離される。これにより、アクセル・センサの制御機能は果たされる。図中の表現では、アクセル・ペダルの前進方向はＤによって表示されている。接点Ａが接点Ｂと接続されると、電子制御クラッチは係合し、同時に燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが開いてエンジンに加速燃料供給を与える。接点Ａが接点Ｂから切り離されると、電子制御クラッチは係合を解除され、同時に燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが閉じて、エンジンにはアイドル燃料供給が与えられる。減衰ホイールＷは、ディスクＦが回転時に一定の抵抗を受けるようにして、ディスクが外力の作用を受けない時に外乱に打ち勝って定常的に位置を保つことができるようにする。ディスクはその他の構造的態様で回転の減衰を受けることができる。その場合には、減衰ホイールは無しで済ませることができる。

図４は、本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置のもう１つの実施例を示したものである。上述の実施例と同様に、ブレーキ・スイッチ８は、電子制御クラッチ７の係合及び係合解除並びに燃料ライン電磁スロットル弁Ｇの開放及び閉鎖の制御で優先する。ブレーキ・スイッチ８が入ると、電子制御クラッチ７が係合し、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇが閉じて、エンジンにはアイドル燃料供給が与えられる。ブレーキ・スイッチ８が切れると、アクセル・センサ９が電子制御クラッチ７と燃料ライン電磁スロットル弁Ｇを制御する。アクセル・センサ９は直流発電機として設計され、アクセル・ペダルＰの回転軸Ｎ上に配設される。ここで、Ｋは発電機の回転子、Ｅは発電機の固定子、Ａ’とＢ’はそれぞれリード線である。アクセル・ペダルが前進すると、起電力が出力される。この場合、Ａ’はプラスであり、Ｂ’はマイナスである。この起電力は、回路Ｃｉを通してスイッチオン信号に変換され、電子制御クラッチの係合を制御する。たとえアクセル・ペダルが前進する時に一定の位置に保持されても、このスイッチオン信号はなお有効である。アクセル・ペダルが戻ると、起電力が出力される。この場合、Ａ’はマイナスであり、Ｂ’はプラスである。この起電力は、回路Ｃｉを通してカットオフ信号に変換され、電子制御クラッチの係合解除を制御する。たとえアクセル・ペダルが戻る時に一定の位置に保持されても、このカットオフ信号はなお有効である。スイッチオン信号は電子制御クラッチ７を係合させ、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇを開く。カットオフ信号は電子制御クラッチ７の係合を解除し、燃料ライン電磁スロットル弁Ｇを閉じる。

図５は、中国特許ＺＬ０２２８２６３９．４で説明されている装置への適用の実施例などのように、従来技術によるオーバーランニング・クラッチが装備された車両への本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置の適用例を示したものである。図５で、Ｈはオーバーランニング・クラッチのオーバーランニング側を示し、Ｉはオーバーランニング・クラッチのシャフト側を示す。従来技術では、シャフト側Ｉが所定の方向に回転する時、オーバーランニング側Ｈは爪車Ｊを介して一緒に回転する。オーバーランニング側Ｈの回転速度がシャフト側の回転速度を上回ると、オーバーランニング側Ｈの回転はシャフト側Ｉによって制限されない。軸側が所定の方向と反対の方向に回転する時、オーバーランニング側は一緒に回転することはできず、そのため、この特許で説明されている装置だけが装備された車両は後進することができない。本発明では、電子制御クラッチ７の一方の側の摩擦板Ｄａはオーバーランニング・クラッチのオーバーランニング側Ｈに配設され、電子制御クラッチ７の他方の側の摩擦板Ｄｂはシャフト側Ｉに配設される。摩擦板Ｄａ、Ｄｂが互いに押し付けられると、オーバーランニング・クラッチのシャフト側とオーバーランニング側は固定される。アクセル・ペダルＰが戻るか、又は一定の戻り位置を保持すると、電子制御クラッチ７の摩擦板Ｄａと摩擦板Ｄｂは互いに引き離され、その時点で、オーバーランニング側Ｈはシャフト側Ｉの周りを回転することができるようになる。

本発明による電子制御クラッチ装置の制御論理の枠組みチャートである。 本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置を含む車両変速機システムの枠組みチャートである。 本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置の１つの実施例の概略図である。 本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置のもう１つの実施例の概略図である。 オーバーランニング・クラッチが装備された車両への本発明による電子制御燃料節約クラッチ装置の適用例の概略図である。

Claims (8)

1. 電子制御クラッチ（７）、ブレーキ・スイッチ（８）、アクセル・センサ（９）を備える車両用電子制御燃料節約クラッチ装置において、
   前記電子制御燃料節約クラッチ装置（５）が、加速燃料供給の開放及び閉鎖のための燃料ライン電磁スロットル弁（Ｇ）をさらに備えており、前記電子制御クラッチ（７）及び前記燃料ライン電磁スロットル弁（Ｇ）が、ブレーキ・スイッチとアクセル・センサにより出される信号とによって制御され、それによって車両のエンジン（１）と車輪（６）の間の係合又は係合解除及びエンジンの加速燃料供給を制御するようになっており、その詳細な制御態様が、前記ブレーキ・スイッチが入ると、前記電子制御クラッチが係合し、前記燃料ライン電磁スロットル弁が閉じて、前記エンジンにアイドル燃料供給だけが与えられることであり、前記ブレーキ・スイッチが切れると、アクセル・ペダル（Ｐ）が前進するか、又は一定の前方位置を保持していることを前記アクセル・センサ（９）が検知した場合には、前記電子制御クラッチが係合し、前記燃料ライン電磁スロットル弁が開いて、前記加速燃料供給のスイッチが入り、前記エンジンに加速燃料供給が与えられることであり、前記アクセル・ペダル（Ｐ）が戻るか、又は一定の戻り位置を保持していることを前記アクセル・センサ（９）が検知した場合には、前記電子制御クラッチは係合を解除され、前記燃料ライン電磁スロットル弁が閉じて、前記エンジンの加速燃料供給が中止され、前記エンジンにアイドル燃料供給だけが与えられることであり、
   前記アクセル・センサ（９）が、溝と接点（Ａ）を含むディスク（Ｆ）、前記アクセル・ペダル（Ｐ）上に配設された接点（Ｂ）を備え、前記ディスク（Ｆ）上の前記接点（Ａ）が前記アクセル・ペダル（Ｐ）上の接点（Ｂ）が向かい合う溝の中に配設され、前記ディスク（Ｆ）の回転軸が前記アクセル・ペダル（Ｐ）の回転軸と同軸であり、前記アクセル・ペダルが前方に回転すると、前記アクセル・ペダル上の前記接点が前記ディスク上の前記接点と接触し、前記ディスクを一緒に回転させ、前記アクセル・ペダルが戻ると、前記アクセル・ペダルはその接点を前記ディスク上の前記接点から切り離し、前記ディスクを一緒に戻すことを特徴とする電子制御燃料節約クラッチ装置。
2. 前記電子制御クラッチ（７）が変速機システムの前記エンジンの下流側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
3. 前記電子制御クラッチ（７）が変速機システムの最終段の変速機シャフトに配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
4. 前記電子制御クラッチ（７）が摩擦クラッチ又は噛合いクラッチであることを特徴とする請求項１に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
5. 前記電子制御クラッチ（７）が電磁的な制御態様で係合し、又は係合を解除されることを特徴とする請求項１又は４に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
6. 前記ブレーキ・スイッチ（８）が、ブレーキ・ペダルに配設されたマイクロスイッチ、行程スイッチ、誘導スイッチ又は無接点スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
7. 前記アクセル・センサ（９）が減衰ホイール（Ｗ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。
8. 前記電子制御燃料節約クラッチ装置がオーバーランニング・クラッチ内に配設され、回転はできないが、前記オーバーランニング・クラッチのオーバーランニング側（Ｈ）に対して軸方向に動くことができる前記電子制御クラッチ（７）の一方の側の摩擦板（Ｄａ）がそのオーバーランニング側（Ｈ）に配設され、回転はできないが、シャフト側（Ｉ）に対して同じく軸方向に動くことができる前記電子制御クラッチ（７）の他方の側の摩擦板（Ｄｂ）がそのシャフト側（Ｉ）に配設されることを特徴とする請求項１に記載の電子制御燃料節約クラッチ装置。

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