JP3822452B2 - Ｐｔｏ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両走行用の内燃機関の回転軸から回転動力を分岐して、車両に搭載された各種装置の動力として利用する動力分岐装置（この明細書ではＰＴＯ（Power Take OFF) 装置という）の改良に関する。本発明は、消防車、塵芥収集車、クレーン車、その他走行用内燃機関の回転動力を利用して、機械的な動力、油圧、水圧その他を発生させる装置を搭載した車両に利用する。本発明は、内燃機関の回転動力をこれら装置の動力として利用する状態と利用しない状態とが、電磁クラッチを用いて制御される構造のＰＴＯ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁クラッチを利用する従来例ＰＴＯ装置の代表的な構造は、車両走行用の動力源となる内燃機関のクランク軸にフライホイールの近傍で、クランク軸と共に回転するＰＴＯドライブ・ギヤを設け、このＰＴＯドライブ・ギヤにかみ合うアイドラ・ギヤを介して、内燃機関のクランク軸に平行なＰＴＯドリブン・ギヤに回転動力を分岐結合する構造である。そして、このＰＴＯドリブン・ギヤと、この分岐動力を利用する各種装置との間に電磁クラッチが設けられる。この電磁クラッチは、分岐動力を必要とするときには結合状態に制御され、分岐動力を利用しないときには乖離状態に制御される。
【０００３】
この電磁クラッチは原則として運転者の操作により制御される。すなわち、運転席またはＰＴＯ装置から分岐された動力を利用する装置の近くに、運転者が操作する操作スイッチを設け、この操作スイッチの状態にしたがって、制御回路が上記電磁クラッチの励磁コイルに、この電磁クラッチを結合状態にするための制御電流を送出するように構成されている。この制御電流がないときには、この電磁クラッチはばね作用により自動的に結合状態が解除されて、分岐動力を利用しない乖離状態となる。
【０００４】
この電磁クラッチの操作を行う運転者は、クラッチの切替を内燃機関の回転速度が小さいときに行うように注意しなければならない。すなわち、ＰＴＯ装置を利用するためにこの電磁クラッチを操作するときは、運転者がアクセル・ペダルを踏んでない状態であって、走行用のトランスミッションはニュートラル位置にあり、パーキング・ブレーキが施されている状態である。そして内燃機関の回転速度をその動作音などにより注意して、内燃機関がアイドリング状態であることを認識して、ＰＴＯ装置の利用開始スイッチ、つまり電磁クラッチの操作スイッチをオフからオンに操作する。内燃機関の回転速度が大きいときに操作スイッチをオンに操作すると、電磁クラッチに分岐動力を利用する装置の負荷が急激に加わり、電磁クラッチまたはその周辺装置の劣化を早めることになる。
【０００５】
このような電磁クラッチの操作上の注意については、車両の取扱い説明にも記述され、あるいは消防車や塵芥収集車などでは、その運転者の操作訓練の課程で徹底されるようにして運用されている。また操作に慣れた運転者は、内燃機関の自動制御などによるアイドリング回転速度の変化などにも注意して、内燃機関の回転速度が最も低い状態で、ＰＴＯ装置利用開始のための電磁クラッチを操作するように自己のノウハウとして意識している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年ＰＴＯ装置を装備した車両が多機能化した。ＰＴＯ装置を装備した車両にも、冷凍装置、冷房装置、電熱装置、各種電動ポンプなどの電動車載装置が装備されるようになった。これらの電動車載装置には、内燃機関の始動電動機および車両電装品に電源電流を供給する共通のバッテリから電力が供給される。そしてこのバッテリはよく知られているように、内燃機関の回転軸にベルトにより連結された発電機（オルタネータ）から充電されるように構成されている。また内燃機関の燃料供給はＥＣＵ（コンピュータ）により制御されている。そして、バッテリの大きい負荷となる電動装置が起動すると、それに合わせてアイドル・アップ信号が発生し、ＥＣＵは自動的に内燃機関の回転速度を上昇させて、バッテリの充電状態が所定以上に維持されるように制御される。またＥ／Ｇ暖機のために内燃機関の回転を上昇させる場合もある。
【０００７】
したがって、運転者がアクセル・ペダルを踏んでない状態であっても、冷凍装置などの電動車載装置が運転されているときあるいは暖機状態の時には、内燃機関の回転がアイドリング速度であるとは限らず、内燃機関の回転速度の高い状態でＰＴＯ装置の電磁クラッチをオン状態に制御することが起こり得る。このような状態の電磁クラッチの制御では、ＰＴＯ装置およびその周辺装置に不自然な音響や振動が発生する。またこれによりＰＴＯ装置がただちに不具合になることはなくとも、このような操作が繰り返されるとＰＴＯ装置の電磁クラッチおよびその周辺装置は劣化することになる。
【０００８】
また、運転者が内燃機関の回転速度がアイドリング状態にあると認識して電磁クラッチを操作しても、偶然にそのタイミングで冷凍装置が自動的に起動するなど、バッテリ負荷電流が予期せずに大きくなり、内燃機関の回転速度が自動的に上昇するような制御と重なることもある。このようなときにもＰＴＯ装置の電磁クラッチには同様に余分の負担がかかることになる。
【０００９】
本発明はこのような背景に行われたものであって、電磁クラッチの操作が内燃機関の回転速度の高いときに行われたときにも、不自然な音響や振動が発生することなく、電磁クラッチおよびその周辺装置へ余分な負担が加わることのないＰＴＯ装置を提供することを目的とする。本発明は、電磁クラッチの操作タイミングが車載の電動装置の制御タイミングと競合したときにも、電磁クラッチおよびその周辺装置が劣化することを保護することを目的とする。本発明は、電磁クラッチの操作が内燃機関の回転速度の高いときに行われたときに、強制的かつ一時的に内燃機関の回転速度を低い状態に維持して、電磁クラッチを作動させるように制御する装置を提供することを目的とする。本発明は、電磁クラッチの操作タイミングが不適当であったときに、それを警報して再度操作を行うように促す装置を提供することを目的とする。
【００１０】
なお従来例関連技術として特開平９−１２３７８８号公報に記載された技術が知られているが、この公報に開示されている技術は、ＰＴＯ装置を利用して回転動力を利用しているときに、ほかの電動車載装置の電流負荷の変動により内燃機関の回転速度が変動することを防止するためのものであって、ＰＴＯ装置の利用開始時の電磁クラッチの操作タイミングでの内燃機関回転速度についての問題については記載がなく、本発明とは発明の目的が異なる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＰＴＯ装置を利用するために操作スイッチをオンに操作しても、内燃機関の回転速度が高い場合には、電磁クラッチを乖離状態から結合状態に転換する動作を禁止することを最大の特徴とする。
【００１２】
すなわち本発明は、車両走行用の内燃機関から回転動力を分岐する手段と、この分岐する手段の動力伝達系に設けられた電磁クラッチと、操作スイッチと、この操作スイッチの状態にしたがって前記電磁クラッチを制御する制御回路とを備えたＰＴＯ装置において、前記制御回路は、前記内燃機関の回転情報を入力信号として取り込み、前記内燃機関の回転速度が所定値以上であるときには前記操作スイッチが前記電磁クラッチを結合する状態に操作されても、前記電磁クラッチが乖離状態から結合状態に転換することを禁止する手段を備えたことを特徴とする。この構成により、運転者がＰＴＯ装置を利用するために電磁クラッチを結合状態にするように操作スイッチを操作しても、電磁クラッチの転換は禁止されて電磁クラッチは乖離状態のままになる。これにより電磁クラッチおよびその周辺装置が保護される。
【００１３】
ここで本発明では、電磁クラッチの転換が禁止されたときの一つの手法として、運転者に音響的にまたは光学的に警報を発して、内燃機関の回転速度を高くさせている原因を除くように操作を促すことを特徴とする。回転速度を高くさせている原因は、例えば冷凍機あるいは冷房機など電力を必要とする電動装置が作動している場合であり、これらの電源を操作により一時的に遮断してから、再度電磁クラッチの操作スイッチを操作するように促すものである。
【００１４】
本発明のもう一つの手法は、上記禁止する手段が作動して電磁クラッチが結合状態に転換されないときに、その内燃機関の回転速度を上昇させる制御信号を強制的に遮断する手段を含む構成である。これは、例えば内燃機関を制御している内燃機関制御回路（ＥＣＵ、Electronic Control Unit) の入力に接続されているアイドル・アップ信号を遮断するもしくは接地に短絡して、強制的かつ一時的に内燃機関の回転速度を低く制御するものである。この場合には、前記遮断する手段が作動し時間がｔ秒経過した後に、前記禁止する手段の禁止状態を解除する手段を含む構成とすることが望ましい。この時間ｔ秒は、例えばアイドル・アップ信号を遮断してから実際に内燃機関の回転速度が低速になる時間であり、実用的には数秒程度が適当である。
【００１５】
この時間ｔ秒が経過した後に、内燃機関の回転速度は電磁クラッチが作動しても問題のない低速回転になり、電磁クラッチは結合状態に転換される。その後には、ＰＴＯ装置により動力を利用する装置あるいは装備の状態により内燃機関は加速されあるいは減速されて出力を発生する。このとき、バッテリから供給される電力により駆動されている装置、例えば冷凍装置などの電動装置から、内燃機関制御回路（ＥＣＵ）に到来していたアイドル・アップ信号は、もはや内燃機関の制御には関係がなくなり、内燃機関の回転速度はＰＴＯ装置により動力を利用する装置の都合により制御されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を用いて本発明実施例装置を説明する。図１は本発明実施例ＰＴＯ装置制御系のブロック構成図である。車両電源＋２４Ｖは制御回路２に供給される。操作スイッチ１は運転席に配置されている。操作スイッチ１には操作により転換される二つのポジションがあり、この操作スイッチ１がＯＦＦ状態にあるときには、内燃機関の動力出力はＰＴＯ装置に伝達されない。この操作スイッチ１がＯＦＦ状態にあっても、制御回路２には休止時の電源電流が供給される。ＰＴＯ装置から回転動力を利用しようとするときには、この操作スイッチ１がＯＮ側に操作される。
【００１７】
制御回路２には、その入力側のインターフェース３を介して、操作スイッチ１、アクセルペダル位置情報５、パーキング・ブレーキ情報６、変速機のニュートラル・スイッチ情報７、および内燃機関回転情報８が入力する。また出力側のインターフェース４を介して、電磁クラッチ９の制御電流、警報ブザー１０の作動電流、表示ランプ１１および１２の作動電流が送出される。
【００１８】
また、内燃機関制御回路１３の入出力インターフェース１４から、状態情報１５がインターフェース３に接続され、インターフェース４から制御信号が内燃機関制御回路１３のインターフェース１４に接続されている。さらにこの例では、この車両に装備されている電動装置の一つである冷凍装置１７の動作情報が、アイドル・アップ信号１８として入出力インターフェース１４に接続されている。
【００１９】
図２は本発明が実施されたＰＴＯ装置の動力系統を説明するための構成図である。内燃機関２１のクランク軸２２には、ＰＴＯドライブ・ギヤ２３が装着され、このＰＴＯドライブ・ギヤ２３にかみ合うアイドラ・ギヤ２４を介して、クランク軸２２の回転駆動力はＰＴＯドリブン・ギヤ２５に伝達される。この回転駆動力は駆動軸２６から、上で説明した電磁クラッチ９を介してＰＴＯ装置に出力される。電磁クラッチ９はその巻線電流が供給されているときにクラッチ結合の状態にあり、巻線電流が消滅するとばね作用によりクラッチ乖離の状態となる。
【００２０】
このように構成された装置の動作を説明すると、図３および図４は制御回路２の動作フローチャートである。運転者の操作により操作スイッチ１がＯＮに操作されると、制御回路２はＰＴＯ作動条件が成立しているかを検出する。すなわち、パーキング・ブレーキ情報６からパーキング・ブレーキが作動状態にあること、アクセルペダル位置情報５からアクセルペダルが開放状態にあること、ニュートラル・スイッチ情報７から変速機がニュートラル位置にあることを検出する。これがすべて成立しているときにはＰＴＯ装置を作動することが可能であり、本発明の装置はここで内燃機関２１の回転速度をチエックする。この回転速度があらかじめ設定された速度以下（アイドル速度）であれば、電磁クラッチ９に制御電流を供給して内燃機関の出力をＰＴＯ装置に連結する。
【００２１】
しかし内燃機関２１の回転速度があらかじめ設定された速度を上回るときには、ＰＴＯ装置の利用を禁止する状態に設定し警報を発生する。
【００２２】
ここで本発明の第一実施例では、表示ランプ１１を点灯させて運転者に電装装置の電源が接続されているかをチエックすることを促す。例えば冷凍装置が運転状態にあることを運転者が気づくと、冷凍装置の設定温度を操作により一時上げる、あるいは一時的にスイッチを切るなどにより、冷凍装置が電力を消費しない状態に設定する。これにより内燃機関回転速度はアイドル速度になり、運転者が再度ＰＴＯの操作スイッチ１を操作することにより、ＰＴＯ装置を利用することができる状態となる。表示ランプ１２は警報表示に利用される。パーキング・ブレーキが開放状態にある、変速機がニュートラル位置にない、などの警報はこの警報表示より表示される。
【００２３】
本発明の第二実施例では、図４に示すように、制御回路２が内燃機関制御回路（ＥＣＵ）１３の入出力インターフェース１４から、状態情報１５としてアイドル・アップ信号１８の状態を取り込む。このとき、この車両に搭載され共通の車両電源＋２４Ｖにより駆動される冷凍装置１７から、アイドル・アップ信号が送出されているとすると、制御回路２はインターフェース４を介して制御信号１６を発生し、このアイドル・アップ信号を一時的に接地に短絡するように（あるいは切り離すように）制御する。その後制御回路２はｔ秒間（この例では３秒間）だけ待って、図３で説明したＰＴＯ操作スイッチ１をオンに操作した状態に戻り、ＰＴＯ装置の利用を開始する制御を実行する。内燃機関の回転速度が高速であった原因がこの冷凍装置１７からのアイドル・アップ信号にあったのであれば、内燃機関の回転速度はアイドル速度になっているから、ここでＰＴＯ装置の利用を開始することができる。
【００２４】
本発明の装置では、ＰＴＯ装置の利用をはじめるときにアイドル・アップ信号１８を一時的に遮断するが、ＰＴＯ装置の利用を開始したあとには、原則としてこのアイドル・アップ信号１８はもとの通りに復旧させ、内燃機関の回転速度はＰＴＯ装置を利用する被駆動装置の状態にしたがって制御されることになる。上で提示した公報に開示されているように、電動装置の動作により内燃機関の回転速度が変化し、これがＰＴＯ装置を利用する被駆動装置に影響を与える問題があるならば、これは内燃機関制御回路（ＥＣＵ）の複数の入力信号の干渉の問題として、内燃機関制御回路（ＥＣＵ）のソフトウェアの設計としてどの入力信号を優先させるかを決定して処理されるべきである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、ＰＴＯ装置を利用するための操作が内燃機関の回転速度の高いときに行われたときにも、不自然な音響や振動が発生することなく、電磁クラッチおよびその周辺装置へ余分な負担が加わることのない装置を提供することができる。本発明により、電磁クラッチの操作が不適当なタイミングに行われたときにも、電磁クラッチおよびその周辺装置が劣化することから保護される。本発明により、電磁クラッチの操作が内燃機関の回転速度の高いときに行われたときに、強制的にかつ一時的に内燃機関の回転速度を低い状態に維持して、電磁クラッチを作動させるように制御する装置を提供することができるとともに、それを警報して再度操作を行うように運転者を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置の制御系ブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置のＰＴＯ装置動力系の構成図。
【図３】本発明第一実施例装置の動作フローチャート。
【図４】本発明第二実施例装置の動作フローチャート。
【符号の説明】
１ 操作スイッチ
２ 制御回路
３ インターフェース（入力側）
４ インターフェース（出力側）
５ アクセルペダル位置情報
６ パーキング・ブレーキ情報
７ ニュートラル・スイッチ情報
８ 内燃機関回転情報
９ 電磁クラッチ
１０ 警報ブザー
１１ 表示ランプ
１２ 表示ランプ
１３ 内燃機関制御回路（ＥＣＵ）
１４ 入出力インターフェース
１５ 状態情報
１６ 制御信号
１７ 冷凍装置
１８ アイドル・アップ信号
２１ 内燃機関
２２ クランク軸
２３ ＰＴＯドライブ・ギヤ
２４ アイドラ・ギヤ
２５ ＰＴＯドリブン・ギヤ
２６ 駆動軸

Claims (3)

1. 車両走行用の内燃機関から回転動力を分岐する手段と、この分岐する手段の動力伝達系に設けられた電磁クラッチと、操作スイッチと、この操作スイッチの状態にしたがって前記電磁クラッチを制御する制御回路とを備えたＰＴＯ装置において、
   前記制御回路は、前記内燃機関の回転情報を入力信号として取り込み、前記内燃機関の回転速度が所定値以上であるときには前記操作スイッチが前記電磁クラッチを結合する状態に操作されても前記電磁クラッチが乖離状態から結合状態に転換することを禁止する手段を備え、
   前記禁止する手段が作動して前記電磁クラッチが結合状態に転換されないときに、前記内燃機関の回転速度を上昇させるアイドル・アップ信号を一時的に遮断する手段を含む
   ことを特徴とするＰＴＯ装置。
2. 前記遮断する手段が作動し時間がｔ秒が経過した後に前記禁止する手段の禁止状態を解除する手段を含む請求項１記載のＰＴＯ装置。
3. 前記禁止する手段が作動して前記電磁クラッチが結合状態に転換されないときに警報を発生する音響的およびまたは光学的表示手段を含む請求項１または２記載のＰＴＯ装置。

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