JP2022043949A - クラッチ装置及び衝突緩和機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】 衝突時における被害の緩和を図るとともに、燃費の向上や環境負荷の低減を図る。【解決手段】 衝突すると、駆動軸１２の駆動力は、慣性吸収ギア機構８４０を介して逆転用高負荷多板クラッチ８５０に伝達される。すると、駆動力は、ギア８６６を介してギア８６２に伝達され、慣性が吸収されて出力軸１４を低速回転させるように作用する。一方、ギア８６２が回転すると、回生・後退モーター８６４も回転し、いわゆる回生駆動も行われるようになる。これらのため、出力軸１４は、急激に回転数が低下し、正転状態から回転停止状態となる。そして、車速センサ３０４により車速＝「０」になったことが検知されると、回生・後退モーター８６４を駆動し、出力軸１４を数秒間逆転駆動した後、回生・後退モーター８６４の駆動を停止する。【選択図】図１０

Description

本発明は、自動車などの車両用のクラッチ装置及び衝突緩和機構に関するものである。
従来の自動車では、エンジンから機械式や電気式のクラッチやトルクコンバーターを介して、エンジンの駆動力が変速機に伝達されるようになっている。例えば、下記特許文献１には、フィールドコアと駆動プーリとの間に磁性流体を充填することで、磁路の磁気抵抗を小さくして、従来よりもコンパクトに構成できるようにした電磁クラッチが開示されている。
特開2014-109375号公報
ところで、昨今は、燃費の向上や環境対策が強く要望されており、ハイブリッド方式や電気モーター方式の自動車が研究・開発されている。しかしながら、ハイブリッド方式はガソリンエンジンと電気モーターを併用することから、構造や制御が極めて複雑となってしまう。一方、電気モーター方式は、バッテリーの蓄電能力や充電手法において研究の余地があり、充電施設の整備といった課題もある。
一方、ブレーキとアクセルの踏み間違いによる事故も多発している。このような事故を未然に防ぐことができればよいが、次善の策として、事故が起きてしまったときにその被害を緩和することができれば、好都合である。
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、エネルギーの有効利用を図ることができ、燃費の向上や環境負荷の低減を図ることである。他の目的は、衝突時における被害の緩和を図ることである。
本発明は、車両の衝突時の被害を緩和する衝突緩和機構であって、車両が衝突したことを検知する衝突検知手段，この衝突検知手段によって衝突が検知されたときに、駆動源による駆動力の伝達を遮断するクラッチ手段，車両を急減速して停止する減速停止手段，この減速停止手段によって車両が停止した後に、車両を後退して停止する後退手段，前記衝突検知手段によって衝突が検知されたときに、前記減速停止手段によって車両を急減速して停止するとともに、車両が停止した後に、前記後退手段によって車両を後退して停止する衝突緩和制御手段，を備えたことを特徴とする。
他の発明は、入力側の動力の出力側への伝達をＯＮ，ＯＦＦする空走機構と、前記ＯＮ，ＯＦＦを制御する空走制御装置を含むクラッチ装置であって、前記空走機構は、複数の磁石が交互の極性となるように配列された入力側ロータ及び出力側ロータと、ＯＮ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に生ずる磁力によって入力側ロータの回転を出力側ロータに伝達し、ＯＦＦ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に磁力が生じないように、少なくとも一方のロータをスライドさせるスライド手段と、を備えており、前記空走制御装置は、車両の走行状態や道路の状態を検知するセンサ手段と、このセンサ手段による検知結果に基づいて、安全に空走可能かどうかを判断して、対応する空走制御信号を前記スライド手段に出力する空走制御手段と、を備えていることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
本発明によれば、衝突を検知したときに急減速を行うとともに、停止後後退を行って停止することとしたので、更なる衝突事故の拡大が低減されるようになり、被害が緩和される。また、空走機構により、安全に空走可能な状態を空走制御装置で検出して空走を行うようにしたので、簡便な構成でありながら、エネルギーの有効利用を図ることができ、燃費の向上や環境負荷の低減を図ることができる。
本発明の実施例１の空走機構の構成を示す図である。 前記実施例１を矢印Ｆ２方向から見た図である。 前記実施例１の空走機構の自動車における配置を示す図である。 本発明の実施例の制御装置を示す図である。 前記実施例１の空走制御プログラムの動作を示すフローチャートである。 自動車の走行例と空走機構の動作の一例を示す図である。 本発明の実施例２の空走機構及び衝撃軽減機構の構成を示す図である。 前記実施例２の衝撃軽減機構を矢印Ｆ８方向から見た図である。 前記実施例２の衝撃軽減プログラムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３の衝突緩和機構を示す図である。 (A)は前記実施例３の制御装置を示す図であり、(B)はその動作をフローチャートである。 前記実施例３の減速・回生時の様子を示す図である。 前記実施例３の後退時の様子を示す図である。 前記実施例３の走行動作例を示す図である。 本発明の実施例４の低速・低回転時の様子を示す図である。 前記実施例４の中速・中回転時の様子を示す図である。 前記実施例４の高速回転時の様子を示す図である。 前記実施例４の慣性・回生時の様子を示す図である。 前記実施例４の逆転・後退時の様子を示す図である。 前記実施例４の動作例の全体を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
図１には、本実施例にかかるクラッチ装置の空走機構が示されており、同図(A)は駆動力が入力軸から出力軸に伝達される「ＯＮ」の状態であり、同図(B)は駆動力が入力軸から出力軸に伝達されない「ＯＦＦ」の状態を示す。また、図２は、軸方向から見た主要部の様子を示す。これらの図において、空走機構１００は、複数の外側ロータ１１０と、それらに挟まれて内側ロータ１５０が配置された構成となっている。外側ロータ１１０の外周には多数の磁石１１２が隣接して設けられており、内側ロータ１５０の外周には多数の磁石１５２が隣接して設けられている。これら磁石１１２，１５２の極性は図２(B)に示すように、磁化（着磁）方向が厚み方向ないし径方向となっており、また、交互にＮ，Ｓの極性が反対となるように磁化されている。
外側ロータ１１０は、回転軸１１４を中心に回転可能となっており、これらの回転軸１１４はギア機構１２０によって回転駆動されるようになっている。ギア機構１２０は、エンジン（あるいはモーター）１３０の駆動シャフト１３２に設けられている主ギア１３４と、これに歯合する複数の従ギア１３６によって構成されており、これら複数の従ギア１３６が、前記外側ロータ１１０の回転軸１１４に設けられている。すなわち、エンジン１３０によって駆動シャフト１３２が回転すると、主ギア１３４が回転し、更には従ギア１３６が回転して回転軸１１４が回転し、外側ロータ１１０が回転するように構成されている。一方、内側ロータ１５０は、従動シャフト１５４によって回転可能に支持されており、この従動シャフト１５４の回転が自動車の車軸２０４（図３参照）に伝達されるようになっている。
上述した外側ロータ１１０の外周面の磁石１１２と、内側ロータ１５０の外周面の磁石１５２との間には僅かな隙間が形成されており、両者が接触しないように構成されている。また、内側ロータ１５０は、スライド機構１６０によって従動シャフト１５４の方向にスライド可能に構成されている。図示の例では、従動シャフト１５４に取り付けられているレバー１６２を、一方においてはバネ１６４で付勢するとともに、他方において空走制御アクチュエータ１６６で逆方向に付勢することで、外側ロータ１１０をスライドさせている。
図１(A)の状態では、レバー１６２がバネ１６４で引っ張られて、外側ロータ１１０の磁石１１２と内側ロータ１５０の磁石１５２との磁力がお互いに影響する状態となる。このため、外側ロータ１１０が回転すると、磁石１１２，１５２の磁力の作用によって、内側ロータ１５０が回転するようになる。すなわち、エンジン１３０の駆動力が、ギア機構１２０を介して外側ロータ１１０から内側ロータ１５０に伝達され、従動シャフト１５４が回転するようになる。この状態が空走ＯＮの状態である。
これに対し、同図(B)の状態では、レバー１６２がバネ１６４の力に抗して空走制御アクチュエータ１６６で引っ張られており、内側ロータ１５０が外側ロータ１１０の位置からスライドした位置となって、磁石１１２，１５２の磁力が互いに影響しない状態となる。このため、外側ロータ１１０が回転しても、磁石１１２，１５２の磁力の作用がなく、内側ロータ１５０は回転しない。すなわち、エンジン１３０の駆動力は、ギア機構１２０を介して外側ロータ１１０には伝達されるものの、内側ロータ１５０には伝達されず、従動シャフト１５４は回転しない。この状態が空走ＯＦＦの状態である。
図３には、上述した空走機構１００を含む動力伝達系統の全体が示されている。同図(A)の例では、エンジン１３０とクラッチ機構２００との間に空走機構１００が設けられており、クラッチ機構２００の駆動力がミッション機構２０２を介して車軸２０４に伝達されている。クラッチ機構２００とミッション機構２０２の間に空走機構１００を設けてもよい。同図(B)の例では、エンジン１３０の代わりにモータ２３０を使用しており、その駆動力が空走機構１００を介して車軸２０４に伝達されている。
次に、図４及び図５を参照しながら、本実施例の空走制御装置について説明する。図４には、空走制御装置３００の構成が示されており、各種のスイッチないしセンサ３０２～３１４がＥＣＵ（engine control unit）３２０に接続された構成となっている。これらのうち、アクセルスイッチ３０２は、アクセルペダルが踏まれているかどうかを検知するためのスイッチで、例えばアクセルペダルが踏まれているときはＯＮ，踏まれていないときはＯＦＦとなる。車速センサ３０４は、自動車の走行速度を検知するセンサである。ブレーキスイッチ３０６は、ブレーキペダルが踏まれているかどうかを検知するためのスイッチで、例えばブレーキペダルが踏まれているときはＯＮ，踏まれていないときはＯＦＦとなる。
ハンドル舵角センサ３０８は、カーブを走行中など、ハンドル（ステアリングホイール）を切っているかどうかを検知するためのセンサである。変速位置スイッチ３１０は、シフトレバーの位置を検知するスイッチで、トップギヤの位置にあるときはＯＮ，それ以外はＯＦＦとなる。前方障害物感知センサ３１２は、自動車の前方に障害物があるかどうかを検知するためのセンサである。路面角度センサ３１４は、道路前方の路面が坂になっているかどうかを検知するセンサである。他のセンサ等については後述する。
ＥＣＵ３２０には、空走制御プログラム３２２が用意されており、これを実行することで、上述したスイッチないしセンサ３０２～３１４の検知結果に応じて、空走制御アクチュエータ１６６に動作制御信号が出力されるようになっている。図５には、その動作の流れが示されている。なお、ＥＣＵ３２０は、上述した動作の他に、エンジンないしモーター，空調などの自動車の動作の全般を制御する機能を備えている。衝撃軽減プログラム７２２については後述する。
次に、空走制御装置３００における空走制御プログラム３２２の動作を、図５を参照して説明すると、
ａ，アクセルペダルが踏まれて、アクセルスイッチ３０２がＯＮのときは（ステップＳ１０のYes）、アクセルペダル操作による加減速を行う必要があると考えられるので、駆動力を伝達する必要があり、空走機構１００をＯＮとする。すなわち、空走機構１００をＯＮとする制御信号が、ＥＣＵ３２０から空走制御アクチュエータ１６６に対して出力され、空走機構１００はＯＮとなって（ステップＳ２４）、図１(A)に示したように、駆動力が伝達されるようになる。
ｂ，車速センサ３０４により、加速中であることが検出されているときも（ステップＳ１２のYes）、同様に駆動力を伝達する必要があり、空走機構１００をＯＮとする。
ｃ，ブレーキペダルが踏まれて、ブレーキスイッチがＯＮのときは（ステップＳ１４のYes）、空走は危険であると考えられるので、空走機構１００をＯＮとする。
ｄ，ハンドル舵角センサ３０８により、ハンドルが左もしくは右に切られているときは（ステップＳ１６のYes）、道路がカーブしており、同様に空走すると危険であると考えられるので、空走機構１００をＯＮとする。
ｅ，変速位置スイッチ３１０により、シフトレバーがトップ以外に入っていることが検知されたときは（ステップＳ１８のNo）、加速ないし減速の途中にあると考えられるので、駆動力を伝達する必要があり、空走機構１００をＯＮとする。
ｆ，前方障害物感知センサ３１２により、前方に障害物が検知されたときは（ステップＳ２０のYes）、減速するか、ハンドルを切る必要があり、空走は危険であると考えられるので、空走機構１００をＯＮとする。
ｇ，路面角度センサ３１４により、前方の路面が上り坂ないし下り坂になっていることが検知されたときは（ステップＳ２２のYes）、加速するか、エンジンブレーキをかける必要があって、空走は危険であると考えらえられるので、空走機構１００をＯＮとする。
一方、上記条件を満たさないときは、空走を行っても危険はないと判断され、空走機構１００をＯＦＦとする制御信号が、ＥＣＵ３２０から空走制御アクチュエータ１６６に対して出力され、空走機構１００は図１(B)に示すようにＯＦＦとなる（ステップＳ２６）。これにより、エンジン１３０からの動力は伝達されず、空走状態となる。
次に、図６も参照しながら、本実施例の全体動作をを説明する。図６(A)は、自動車の加減速の一例を示すグラフで、自動車が時刻ＴａからＴｂまで加速し、その後定速運転を行い、時刻Ｔｃから時刻Ｔｄまで減速し、その後再び加速する場合の速度変化を示す。また、同図(B)は、空走機構１００のＯＮ・ＯＦＦの状態を示している。
まず、時刻ＴａからＴｂまでの加速期間では、アクセルペダルが踏み込まれるため、アクセルスイッチ３０２がＯＮとなる（ステップＳ１０のYes）。このため、ＥＣＵ３２０では、空走制御プログラム３２２によって空走機構１００をＯＮとする制御信号が空走制御アクチュエータ１６６（図４参照）に出力される。これにより、空走制御アクチュエータ１６６は、図１(A)に示すＯＮの状態となり（ステップＳ２４）、エンジン１３０の駆動力が、ギア機構１２０を介して外側ロータ１１０から内側ロータ１５０に伝達され、従動シャフト１５４が回転し、更にはクラッチ機構２００，ミッション機構２０２を通じて車軸２０４が回転し、自動車は加速することとなる。なお、坂道などで加速している場合、アクセルペダルが踏み込まれず、アクセルスイッチ３０２がＯＦＦとなっている場合（ステップＳ１０のNo）も想定されるが、車速センサ３０４により、加速中であることが検出されるので（ステップＳ１２のYes）、図６(B)に示すように空走機構１００はＯＮとなって（ステップＳ２４）、動力が伝達される。
次に、時刻ＴｂからＴｃまでの定速期間では、同様にアクセルスイッチ３０２がＯＮとなっているので（ステップＳ１０のNo）、同様に空走機構１００はＯＮのままであり、動力が伝達される。
次に、時刻ＴｃからＴｄまでの減速期間では、アクセルペダルが離されてアクセルスイッチ３０２がＯＦＦとなるとともに（ステップＳ１０のNo）、減速中となることから（ステップＳ１２のNo）、ブレーキが踏まれていなかったり（ステップＳ１４のNo）、ハンドルが切られていなかったり（ステップＳ１６のNo）、シフトレバーがトップで（ステップＳ１８のYes）、前方に障害物がなかったり（ステップＳ２０のNo）、前方が坂道でないとき（ステップＳ２２のNo）は、ＥＣＵ３２０では、空走制御プログラム３２２によって空走機構１００をＯＦＦとする制御信号が空走制御アクチュエータ１６６に出力される。これにより、空走制御アクチュエータ１６６は、図１(B)に示すＯＦＦの状態となり（ステップＳ２６）、エンジン１３０の駆動力は車軸２０４に伝達されない（図６(B)参照）。すなわち、自動車は惰性で走行する空走状態となり、エンジン１３０は無負荷となってアイドリング状態となる。このため、エンジン１３０の燃料消費や排気ガスの排出量が低減されるようになり、燃費の向上や環境負荷の低減を図ることができる。また、図３(B)のように、モータ２３０を駆動源とするときは、モータ２３０を完全に停止させることができ、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。
次に、時刻Ｔｄ以降については、再び加速されるので、上述した時刻ＴａからＴｂまでと同様となり、エンジン１３０の駆動力が車軸２０４に伝達され、自動車は加速されることとなる。
以上のように、本実施例によれば、空走機構１００の外側ロータ１１０と内側ロータ１５０を、永久磁石を利用して構成するとともに、平坦な道路を直進中に減速する際に空走機構１００をＯＦＦとして、空走を行うようにしたので、簡便な構成でありながら、エネルギーの有効利用を図ることができ、燃費の向上や環境負荷の低減を図ることができる。
次に、図７～図９も参照しながら、本発明のクラッチ装置の実施例２について説明する。図７には、本実施例の機械的構成が示されており、同図(A)は駆動力が入力軸から出力軸に伝達される「ＯＮ」の状態であり、同図(C)は駆動力が入力軸から出力軸に伝達されない「ＯＦＦ」の状態を示す。また、図８は、図７(C)の矢印Ｆ８方向から見た様子を示す図である。これらの図に示すように、本実施例２は、上述した空走機構１００の出力側に、衝撃軽減機構５００を設けた例である。衝撃軽減機構５００は、従動シャフト１５４に取り付けられている回転盤５１０を中心に構成されており、回転盤５１０の前後に、従動シャフト１５４，出力シャフト１５５に沿って軸方向にスライドするスライド体５２０，５３０がそれぞれ設けられている。従動シャフト１５４と出力シャフト１５５は、図７(B)に示すように、摩擦材１５６を介して係合しており、一定以上の力が作用すると、両者が滑るようになっている。これにより、後述する動作が円滑に行われるようになっている。
回転盤５１０は、従動シャフト１５４を回転軸とする回転制御ギア５１２が設けられており、リバース駆動部６００の制御駆動力が伝達されるようになっている。すなわち、リバース駆動部６００のリバースモーター６０２の回転軸の駆動力がリバースクラッチ６０４，制御駆動ギア６０６を介して、回転制御ギア５１２に伝達されるようになっている。
上述したスライド体５２０には、複数の腕５２２が揺動可能に設けられており、これら腕５２２の先端にはローラ５２４が設けられている。また、他のスライド体５３０には、複数の腕５３２が揺動可能に設けられており、これら腕５３２の先端にはローラ５３４が設けられている。一方、回転盤５１０の表裏には、凹部５１４，５１６がそれぞれ設けられており、上述したローラ５２４，５３４が径方向にスライドするようになっている。
回転盤５１０の入力側の凹部５１４では、スライド体５２０が従動シャフト１５４に沿ってスライドすることで、腕５２２が支点５２２Ｃを中心として径方向に開いたり閉じたりする動作が行われるようになっている。図７(A)に示す「ＯＮ」状態では閉じており、同図(B)に示す「ＯＦＦ」状態では開いている。一方、回転盤５１０の出力側の凹部５１６では、スライド体５３０が従動シャフト１５４に沿ってスライドすることで、腕５３２が支点５３２Ｃを中心として径方向に開いたり閉じたりする動作が行われるようになっている。図７(A)に示す「ＯＮ」状態では閉じており、同図(C)に示す「ＯＦＦ」状態では開いている。
スライド体５２０，５３０は、レバー５２６，５３６によって、従動シャフト１５４の方向に、スプラインに沿ってスライドするようになっており、レバー５２６，５３６は、アクセルペダルの動きに連動するアクセルレバー６１０にワイヤーなどで接続されている。図７(A)に示すように、アクセルペダルが踏まれているＯＮの状態では、図７(A)に示すようにスライド体５２０，５３０がいずれも閉じており、アクセルペダルが踏まれていないＯＦＦの状態では、同図(C)に示すようにスライド体５２０，５３０がいずれも開くようになっている。
次に、本実施例では、図４に示すように、上述したリバース駆動部６００のリバースモーター６０２やリバースクラッチ６０４の他に、エアバックセンサ７００等がＥＣＵ３２０に接続されている。エアバックセンサ７００は、エアバックが動作したかどうかを検知するセンサである。ジャイロセンサ７０２は、前後，左右，上下の各方向に対する回転ないし向きを検知したり、加速度を検知するセンサである。車間レーダ７０４は、前方を走行する車両との距離を検知するセンサである。ＡＢＳ（Antilock Brake System）アクチュエータ７０６は、ＡＢＳを動作させるためのものである。
図３(C)には、上述した衝撃軽減機構５００を含む動力伝達系統の全体が示されており、エンジン１３０とミッション機構２０２との間に空走機構１００と衝撃軽減機構５００が設けられており、衝撃軽減機構５００にリバース駆動部６００が設けられた構成となっている。
次に、図９のフローチャートも参照して本実施例の動作を説明すると、まず、図６に示した加速時及び走行時（Ｔａ～Ｔｃ）では、図７(A)に示すように空走機構１００がＯＮの状態となり（ステップＳ３０のYes）、スライド体５２０，５３０が回転盤５１０から離れた状態となる。このため、腕５２２，５３２は、いずれも閉じた状態となる。このため、衝撃軽減機構５００は動作していないＯＦＦの状態となる（ステップＳ３２）。
これに対し、図６に示した減速時（Ｔｃ～Ｔｄ）では、図７(C)に示すように空走機構１００がＯＦＦの状態となり（ステップＳ３０のNo）、アクセルペダルが離されてアクセルレバー６１０が回動する。このため、スライド体５２０，５３０が回転盤５１０に徐々に近づくようになり、腕５２２，５３２は、いずれも徐々に開いていく。すると、回転盤５１０の外側で腕５２２，５３２を引っ張るようになり、図７(A)の場合と比較して、トルクが増大し、回転数が遅くなる方向に作用し、ＯＮの状態となる（ステップＳ３４）。このため、空走機構１００がＯＦＦになったときの衝撃が軽減され、スムーズに空走状態に移行することができる。
以上の動作時において、エアバックセンサ７００でエアバック動作が検知されたとき（ステップＳ３６のYes），ジャイロセンサ７０２で姿勢や加速度が一定以上変化したことが検知されたとき（ステップＳ３８のYes），車間レーダ７０４により前方車両との距離が一定以下となったことが検知されたとき（ステップＳ４０のYes），ＡＢＳアクチュエータ７０６によりＡＢＳ動作が検知されたとき（ステップＳ４２のYes）は、衝撃軽減プログラム７２２（図４参照）によってリバース駆動部６００がＯＮとなる（ステップＳ４４）。すなわち、リバースクラッチ６０４がＯＮとなるとともに、リバースモーター６０２が駆動される。このため、回転盤５１０の強制停止が行われ、従動シャフト１５４も回転停止し、自動車は停止する。
このように、本実施例によれば、空走機構１００に衝撃軽減機構５００を付加することとしたので、
ａ，空走機構１００のＯＮ・ＯＦＦ切替時の衝撃が軽減される。
ｂ，緊急時において自動車を停止させることができ、自動ブレーキとして機能する。
といった効果が得られる。
次に、図１０～図１４を参照しながら、本発明の衝突緩和機構の実施例について説明する。本実施例は、自動車の衝突時における衝撃を緩和することを目的としたものである。図１０において、駆動源であるエンジン（ないしモーター）１３０の駆動軸１２は、適宜のクラッチ装置２０を介して、本実施例の衝突緩和機構８００に接続されている。衝突緩和機構８００は、高負荷ボールクラッチ８１０と、逆転用高負荷多板クラッチ８５０を備えている。
これらのうち、クラッチ装置２０としては、公知の各種のものを適用してよいが、上述した実施例１の空走機構１００を用いてもよい。高負荷ボールクラッチ８１０は、駆動力伝達環８２０と、スライド体８３０によって構成されている。駆動力伝達環８２０は、駆動軸１２に接合されており、入力側伝達環８２２と出力側伝達環８２４とによって構成されている。このうち、入力側伝達環８２２は駆動軸１２とともに回転する。一方、出力側伝達環８２４は、正転・逆転自在となっており、スライド体８３０の位置に応じて正転・逆転するようになっている。入力側伝達環８２２には、回転軸方向に沿ったボールレール８２２Ａが複数設けられている。また、出力側伝達環８２４には、徐々に回転軸に直交する方向に向かって開くボールレール８２４Ａが複数設けられている。ボールレール８２２Ａ，８２４Ａのいずれも、回転軸の周方向に等間隔に設けられている。
一方、スライド体８３０は、入力側（エンジン側）環状ボール保持部８３２と、出力側環状ボール保持部８３４を備えている。入力側環状ボール保持部８３２は、内側に複数のボール８３２Ａが前記ボールレール８２２Ａに対応して設けられており、バネ８３２Ｂによってレール側に付勢されている。一方、反対の出力側環状ボール保持部８３４は、内側に複数のボール８３４Ａが前記ボールレール８２４Ａに対応して設けられており、バネ８３４Ｂによってレール側に付勢されている。そして、これら環状ボール保持部８３２，８３４の間には、衝突緩和レバー８３６が設けられており、ボールクラッチアクチュエータ８３８によって駆動されるようになっている。
スライド体８３０の入力側環状ボール保持部８３２のボール８３２Ａは、前記ボールレール８２２Ａに当接している。前記出力側環状ボール保持部８３４のボール８３４Ａは、スライド体８３０の位置に応じて、前記ボールレール８２４Ａに当接するようになっている。図１０の位置では、ボール８３４Ａはボールレール８２４Ａに当接しているが、後述する図１２，図１３では当接していない。
次に、上述した駆動力伝達環８２０の入力側伝達環８２２には、慣性吸収ギア機構８４０が設けられている。慣性吸収ギア機構８４０は、前記駆動力伝達環８２０の入力側伝達環８２２の外周に設けられたギア８４２と、これに歯合するギア８４４と、ギア８４４の回転軸８４４Ａに設けられたギア８４６と、これに歯合するギア８４８とによって構成されており、逆転用高負荷多板クラッチ８５０に接続されている。慣性吸収ギア機構８４０は、駆動軸１２が回転すれば動作し、ギア８４２→ギア８４４→ギア８４６→ギア８４８→逆転用高負荷多板クラッチ８５０の順に駆動力が伝達される。
通常は逆転用高負荷多板クラッチ８５０がＯＦＦであるが、後述するように衝突が検知されて逆転用高負荷多板クラッチ８５０がＯＮとなると、駆動軸１２の回転が逆転用高負荷多板クラッチ８５０を介して、回生・後退モーター８６４が大きな回転数で回転するように、別言すればより大きな回生負荷がかかって慣性が吸収されるように、前記各ギアのギア比が設定されている。
逆転用高負荷多板クラッチ８５０は、高負荷に耐えられるように多板式となっており、逆転レバー８５２によって、ＯＮ・ＯＦＦ（入・切）の切り替えが行われるようになっている。逆転レバー８５２は、多板クラッチアクチュエーター８５４によって駆動されるようになっている。図１０は、逆転用高負荷多板クラッチ８５０がＯＦＦの状態を示す。
一方、前記駆動力伝達環８２０の出力側伝達環８２４には、駆動力の出力軸１４が設けられている。この出力軸１４が自動車のタイヤ側に接続されており、駆動力が伝達されるようになっている。出力側伝達環８２４は、上述したように正転・逆転自在となっており、従って、出力軸１４も正転・逆転する。出力軸１４には、逆転機構８６０が設けられている。逆転機構８６０は、前記出力軸１４に設けられたギア８６２と、これを逆転方向に駆動する回生・後退モーター８６４及びギア８６１と、前記逆転用高負荷多板クラッチ８５０の出力を伝達するギア８６６とによって構成されている。そして、回生・後退モーター８６４の逆回転は、ギア８６１，８６２により、回転数は小さいものの、大きなトルクとなるように、出力軸１４に伝達されるようになっている。
ここで、以上のような構成の高負荷ボールクラッチ８１０の動作を説明すると、スライド体８３０は、通常図１０に示す位置となっている。すなわち、駆動軸１２の駆動力は、駆動力伝達環８２０の入力側伝達環８２２→ボールレール８２２Ａ→ボール８３２Ａ→スライド体８３０の入力側環状ボール保持部８３２→出力側環状ボール保持部８３４→ボール８３４Ａ→ボールレール８２４Ａ→出力側伝達環８２４→出力軸１４の順に伝達される。すなわち、高負荷ボールクラッチ８１０はＯＮの状態である。一方、ボールクラッチアクチュエータ８３８が駆動されると、衝突緩和レバー８３６により、スライド体８３０が図１２ないし図１３に示すようにスライドする。すると、出力側環状ボール保持部８３４のボール８３４Ａが、出力側伝達環８２４のボールレール８２４Ａがら離脱する。このため、高負荷ボールクラッチ８１０はＯＦＦの状態となる。
図１１には、本実施例の衝突緩和制御装置８７０が示されており、ＥＣＵ８７２には、上述したクラッチ装置２０，車速センサ３０４，ボールクラッチアクチュエータ８３８，多板クラッチアクチュエータ８５４，回生・後退モーター８６４の他に、衝突検知センサ８７４が接続されている。そして、ＥＣＵ８７２には、衝突緩和プログラム８７６が用意されている。これがＥＣＵ８７２で実行されると、図１１(B)に示す動作が行われる。
次に、図１２及び図１３も参照しながら、本実施例の動作を説明する。通常の走行時は、図１０に示すように、クラッチ装置２０がＯＮ，高負荷ボールクラッチ８１０がＯＮ，逆転用高負荷多板クラッチ８５０がＯＦＦ，となっている。このため、エンジン１３０の駆動力は、駆動軸１２→クラッチ装置２０→高負荷ボールクラッチ８１０→出力軸１４に伝達される。このような走行状態において、衝突事故が発生し、これが衝突検知センサ８７４で検知されると（図１１(B)，ステップＳ８００のYes）、衝突緩和プログラム８７６を実行しているＥＣＵ８７２は、クラッチ装置２０をＯＦＦとするとともに（ステップＳ８０２）、高負荷ボールクラッチアクチュエータ８３８及び高負荷多板クラッチアクチュエータ８５４を駆動する（ステップＳ８０４）。これにより、ドライバがアクセルを踏み続けていたとしても、クラッチ装置２０がＯＦＦとなるため、エンジン１３０の駆動力は伝達されない。また、図１２に示すように、高負荷ボールクラッチ８１０がＯＮからＯＦＦとなるとともに、逆転用高負荷多板クラッチ８５０がＯＦＦからＯＮとなる。
すると、図１２に示すように、駆動軸１２の駆動力は、慣性吸収ギア機構８４０を介して逆転用高負荷多板クラッチ８５０に伝達される。すると、駆動力は、ギア８６６を介してギア８６２に伝達され、慣性が吸収されて出力軸１４を低速回転させるように作用する（ステップＳ８０６）。一方、ギア８６２が回転すると、回生・後退モーター８６４も回転し、いわゆる回生駆動も行われるようになる。これらのため、出力軸１４は、急激に回転数が低下し、正転状態から回転停止状態となる。すなわち、駆動軸１２は、慣性吸収ギア機構８４０→逆転用高負荷多板クラッチ８５０→逆転機構８６０の作用によって急速に停止する。そして、車速センサ３０４により車速＝「０」になったことが検知されると（ステップＳ８０８のYes）、ＥＣＵ８７２は、図１３に示すように、回生・後退モーター８６４を駆動し（ステップＳ８１０）、出力軸１４を数秒間逆転駆動した後（ステップＳ８１２）、回生・後退モーター８６４の駆動を停止する。例えば、衝突時の速度が５０km／ｈのときは５sec逆転し、４０km／ｈのときは４sec逆転するといった具合である。このとき、上述したように、回生・後退モーター８６４の逆回転は、ギア８６１，８６２により、回転数は小さいものの、大きなトルクとなるように設定されているので、出力軸１４は大きなトルクで逆回転する。これにより、自動車は、数秒間後退した後、停止する（ステップＳ８１４）。なお、回生・後退モーター８６４の逆転駆動とともに、逆転用高負荷多板クラッチ８５０は、ＯＦＦとなる。
図１４には、本実施例の衝突緩和機構８００の動作時における車速の変化の様子が示されている。グラフＧＡ～ＧＥは、それぞれ速度１０，２０，３０，４０，５０ｋｍで走行している状態で、時刻ＴＡにて衝突が検知されたとすると急減速が行われ、時刻ＴＢに速度「０」となる。その後速度がマイナスとなって後退し、時刻ＴＣで再び速度「０」となって停止する。図示の例では、速度１０ｋｍでは１秒間後退，２０ｋｍでは２秒間後退，３０ｋｍでは３秒間後退，４０ｋｍでは４秒間後退，５０ｋｍでは５秒間後退となっている。
以上のように、本実施例によれば、
ａ，衝突を検知すると、急減速して自動車を停止させる。
ｂ，停止後、今度は自動車を後退させる。
ｃ，数秒間後退した後、再び自動車を停止させる。
これにより、自動車は、衝突した時点から急ブレーキがかかり、更に多少バックして停止することになり、更なる衝突事故の拡大が低減されるようになり、衝突による被害が緩和される。
次に、図１５～図２０を参照しながら、本発明の実施例４について説明する。図１５に示すように、本実施例では、上述した空走機構１００，衝撃軽減機構５０１，衝突緩和機構８００を備えている。なお、衝撃軽減機構５０１は、前記実施例と比較して、回転盤５１０の凹部５１７が回転制御ギア５１２と独立して回転するようになっており、また、リバース駆動部６００の代わりに連結ギア部６５０が設けられている。連結ギア部６５０の一次側のギア６５２は回転制御ギア５１２に歯合しており、二次側のギア６５４はスライド体５３０に設けられた駆動ギア６５６に歯合している。また、回転制御ギア５１２に対して駆動ギア６５６が増速で回転するように、ギア６５２，６５４のギア比が設定されている。
次に、本実施例の全体動作を説明する。図２０には、その様子が示されている。なお、動作状態を示す図１５～図１９において、太線が駆動力の伝達経路を示している。
（１）低速・低回転大トルク時：この場合、図１５に示すように、空走機構１００はＯＮ，衝撃軽減機構５０１はＯＮ，衝突緩和機構８００は走行状態となっている。すなわち、空走機構１００をＯＮとしたときの衝撃が軽減された状態で、走行が行われる。
（２）中速・中回転時：図１６に示すように、空走機構１００はＯＮ，衝撃軽減機構５０１は連結ギア部６５０の作用によりスライド体５３０がスライドし、入力側がＯＮで出力側がＯＦＦとなっており、衝突緩和機構８００は走行状態となっている。すなわち、図７(A)と(B)の中間の状態となっており、衝撃を緩和しつつ、加速が行われる。
（３）高速・高回転時：図１７に示すように、空走機構１００はＯＮ，衝撃軽減機構５０１はＯＦＦ，衝突緩和機構８００は走行状態となっている。
（４）慣性及び回生発電時：図１８に示すように、空走機構１００はＯＦＦ，衝撃軽減機構５０１はＯＮ，衝突緩和機構８００は回生動作状態となっている。すなわち、空走機構１００がＯＦＦとなったことの衝撃が衝撃軽減機構５０１で緩和される。一方、従動シャフト１５４の回転は、回生・後退モーター８６４に伝達されて回生・発電が行われ、出力軸１４の回転数が低下して、やがて停止する。
（５）衝撃緩和逆回転時：図１９に示すように、空走機構１００はＯＦＦ，衝撃軽減機構５０１はＯＮ，衝突緩和機構８００は逆転状態となっている。すなわち、回生・後退モーター８６４が回転を開始し、出力軸１４が逆回転するようになる。衝撃軽減機構５０１がＯＮとなっていることから、逆回転開始の衝撃が軽減される。そして、一定時間の逆転による後退の後、自動車は停止する。
このように、本実施例によれば、空走機構１００，衝撃軽減機構５０１，衝突緩和機構８００を接続することとしたので、衝突緩和時の衝撃も軽減することができる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した外側ロータ１１０の磁石１１２や、内側ロータ１５０の磁石１５２としては、Nd-Fe-B（ネオジム-鉄-ホウ素）磁石などの希土類磁石が好適な例であるが、各種の磁石を使用してよい。
(2)前記実施例では、内側ロータ１５０の周囲に複数の外側ロータ１１０を設けたが、外側ロータ１１０を円筒状に形成し、その内側に磁石を配置するようにしてもよい。また、外側ロータ１１０と内側ロータ１５０のいずれをエンジン１３０側に接続するかも任意である。
(3)前記実施例で示した空走制御アクチュエータ１６６その他のアクチュエータとしては、電気式，油圧式など、各種の公知の技術を用いてよい。
(4)前記実施例で示した各種スイッチとＯＮ，ＯＦＦの関係は逆であってもよい。例えば、前記例では、アクセルペダルが踏まれたときにアクセルスイッチ３０２がＯＮとなるようにしたが、逆にアクセルペダルが踏まれたときにアクセルスイッチ３０２をＯＦＦとしても、アクセルペダルが踏まれているかどうかを検知することができる。他のスイッチについても同様である。
(5)前記実施例では、自動車全体の動作を制御するＥＣＵ３２０に空走制御プログラム３２２等を設けたが、別途制御装置を設けるようにしてもよい。
(6)図５に示したフローチャートも一例であり、安全に空走可能な状況を検知できれば、各種の手順を適用してよい。例えば、道路の傾斜がわずかな場合や、多少のカーブがあるような場合は、空走しても差支えないものと考えられる。
(7)本発明の空走機構等を、自動車が本来備えているクラッチ機構２００やミッション機構２０２に内装するようにしてもよい。
(8)前記実施例３もしくは４において、前記高負荷ボールクラッチ８１０のスライド体８３０のスライド方向（図１０の右方向）が自動車の進行方向と一致していると、衝突時にスライド体８３０がスライドしやすくなり、前記高負荷ボールクラッチ８１０がＯＦＦになりやすいという利点がある。
(9)前記実施例では、衝突検知センサ８７４によって衝突を検知したが、前方カメラないし赤外線センサによって検知するようにしてもよい。
(10)衝突時の車両の横転による傾きやスピンをジャイロセンサで検知し、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）ブレーキを作動させるようにしてもよい。
(11)本発明は、自動車が好適な適用例であるが、電車，船舶など、各種の移動体に適用してよい。
本発明によれば、衝突を検知したときに急減速を行うとともに、停止後後退を行って停止することとしたので、更なる衝突事故の拡大が低減されるようになり、衝突が緩和される。また、空走機構により、安全に空走可能な状態を空走制御装置で検出して空走を行うようにしたので、簡便な構成でありながら、エネルギーの有効利用を図ることができ、燃費の向上や環境負荷の低減を図ることができ、自動車などに好適である。
１２：駆動軸
１４：出力軸
２０：クラッチ装置
１００：空走機構
１１０：外側ロータ
１１２，１５２：磁石
１１４：回転軸
１２０：ギア機構
１３０：エンジン
１３２：駆動シャフト
１３４：主ギア
１３６：従ギア
１５０：内側ロータ
１５４：従動シャフト
１５５：出力シャフト
１５６：摩擦材
１６０：スライド機構
１６２：レバー
１６４：バネ
１６６：空走制御アクチュエータ
２００：クラッチ機構
２０２：ミッション機構
２０４：車軸
２３０：モータ
３００：空走制御装置
３０２：アクセルスイッチ
３０４：車速センサ
３０６：ブレーキスイッチ
３０８：ハンドル舵角センサ
３１０：変速位置スイッチ
３１２：前方障害物感知センサ
３１４：路面角度センサ
３２０：ＥＣＵ
３２２：空走制御プログラム
５００，５０１：衝撃軽減機構
５１０：回転盤
５１２：回転制御ギア
５１４，５１６，５１７：凹部
５２０，５３０：スライド体
５２２，５３２：腕
５２２Ｃ，５３２Ｃ：支点
５２４，５３４：ローラ
５２６，５３６：レバー
６００：リバース駆動部
６０２：リバースモーター
６０４：リバースクラッチ
６０６：制御駆動ギア
６１０：アクセルレバー
６５０：連結ギア部
６５２，６５４：ギア
６５６：駆動ギア
７００：エアバックセンサ
７０２：ジャイロセンサ
７０４：車間レーダ
７０６：ＡＢＳアクチュエータ
７２２：衝撃軽減プログラム
８００：衝突緩和機構
８１０：高負荷ボールクラッチ
８２０：駆動力伝達環
８２２：入力側伝達環
８２２Ａ，８２４Ａ：ボールレール
８２４：出力側伝達環
８３０：スライド体
８３２，８３４：環状ボール保持部
８３２Ａ，８３４Ａ：ボール
８３２Ｂ，８３４Ｂ：バネ
８３６：衝突緩和レバー
８３８：ボールクラッチアクチュエータ
８４０：慣性吸収ギア機構
８４２，８４４：ギア
８４４Ａ：回転軸
８４６，８４８：ギア
８５０：逆転用高負荷多板クラッチ
８５２：逆転レバー
８５４：多板クラッチアクチュエーター
８６０：逆転機構
８６１，８６２：ギア
８６４：回生・後退モーター
８６６：ギア
８７０：衝突緩和制御装置
８７２：ＥＣＵ
８７４：衝突検知センサ
８７６：衝突緩和プログラム
他の発明は、入力側の動力の出力側への伝達をＯＮ，ＯＦＦする空走機構と、前記ＯＮ，ＯＦＦを制御する空走制御装置を含むクラッチ装置であって、前記空走機構は、複数の磁石が交互の極性となるように配列された入力側ロータ及び出力側ロータと、前記入力側ロータを、前記出力側ロータの外周に複数設けるとともに、動力が入力される入力軸の動力を前記複数の入力側ロータに伝達する動力伝達機構と、ＯＮ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に生ずる磁力によって入力側ロータの回転を出力側ロータに伝達し、ＯＦＦ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に磁力が生じないように、少なくとも一方のロータをスライドさせるスライド手段と、を備えており、前記空走制御装置は、車両の走行状態や道路の状態を検知するセンサ手段と、このセンサ手段による検知結果に基づいて、安全に空走可能かどうかを判断して、対応する空走制御信号を前記スライド手段に出力する空走制御手段と、を備えていることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

Claims (10)

  1. 車両の衝突時の被害を緩和する衝突緩和機構であって、
    車両が衝突したことを検知する衝突検知手段，
    この衝突検知手段によって衝突が検知されたときに、駆動源による駆動力の伝達を遮断するクラッチ手段，
    車両を急減速して停止する減速停止手段，
    この減速停止手段によって車両が停止した後に、車両を後退して停止する後退手段，
    前記衝突検知手段によって衝突が検知されたときに、前記減速停止手段によって車両を急減速して停止するとともに、車両が停止した後に、前記後退手段によって車両を後退して停止する衝突緩和制御手段，
    を備えたことを特徴とする衝突緩和機構。
  2. 前記減速停止手段が、前記車両の慣性を吸収する回生手段であることを特徴とする請求項１記載の衝突緩和機構。
  3. 前記後退手段をモーター手段によって構成し、このモーター手段を逆回転することで、前記回生手段としたことを特徴とする請求項２記載の衝突緩和機構。
  4. 入力側の動力の出力側への伝達をＯＮ，ＯＦＦする空走機構と、前記ＯＮ，ＯＦＦを制御する空走制御装置を含むクラッチ装置であって、
    前記空走機構は、
    複数の磁石が交互の極性となるように配列された入力側ロータ及び出力側ロータと、
    ＯＮ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に生ずる磁力によって入力側ロータの回転を出力側ロータに伝達し、ＯＦＦ時は、前記入力側ロータの磁石と出力側ロータの磁石との間に磁力が生じないように、少なくとも一方のロータをスライドさせるスライド手段と、
    を備えており、
    前記空走制御装置は、
    車両の走行状態や道路の状態を検知するセンサ手段と、
    このセンサ手段による検知結果に基づいて、安全に空走可能かどうかを判断して、対応する空走制御信号を前記スライド手段に出力する空走制御手段と、
    を備えていることを特徴とするクラッチ装置。
  5. 前記入力側ロータを、前記出力側ロータの外周に複数設けるとともに、動力が入力される入力軸の動力を前記複数の入力側ロータに伝達する動力伝達機構を設けたことを特徴とする請求項４記載のクラッチ装置。
  6. 前記センサ手段は、
    アクセルペダルが踏まえているかどうかを検知するアクセルスイッチ，
    車速を検知する車速センサ，
    ブレーキペダルが踏まえているかどうかを検知するブレーキスイッチ，
    ハンドルが切られているかどうかを検知するハンドル舵角センサ，
    シフトレバーの位置を検知する変速位置スイッチ，
    前方の障害物の有無を検知する前方障害物感知センサ，
    路面の傾斜を検知する路面角度センサ，
    のうちの少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項４又は５記載のクラッチ装置。
  7. 前記空走制御手段は、前記センサ手段の検知結果を参照して、空走を安全に行うことが可能かどうかを判断し、可能と判断したときは、前記スライド手段を駆動して空走を行うことを特徴とする請求項４～６のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
  8. 請求項４～７のいずれか一項に記載のクラッチ装置であって、
    前記出力側ロータにより回転駆動される従動シャフトに取り付けられている回転盤，
    該回転盤の表裏に設けられており、前記従動シャフトに沿ってスライドするスライド体，
    該スライド体に揺動可能に設けられた複数の腕，
    を備えており、
    前記空走機構がＯＮからＯＦＦとなったときに、前記腕が前記回転盤の外周側に移動することで、前記空走機構のＯＮ・ＯＦＦ切替時の衝撃を軽減する衝撃軽減機構を設けたことを特徴とするクラッチ装置。
  9. 緊急時に前記回転盤の回転を停止するリバース駆動手段を設けたことを特徴とする請求項８記載のクラッチ装置。
  10. 請求項１～３のいずれか一項に記載の衝突緩和機構であって、
    前記クラッチ手段として、請求項４～９のいずれか一項に記載のクラッチ装置を使用したことを特徴とする衝突緩和機構。
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