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自動車制御装置とは、自動車やトラック、バスなどの動力付き道路車両において、運転や駐車に使用される部品のことである。
ハンドルやペダルといった操作系は自動車の発明以来存在してきたが、その他の操作系はドライバーのニーズに合わせて発展・適応してきた。例えば、オートマチックトランスミッションに関する技術が進歩するにつれて、マニュアルトランスミッションは次第に普及しなくなった。
初期のヘッドライトや信号灯は、アセチレンまたは油を燃料としていました。アセチレンは風雨に強いため、油よりも好まれました。強い緑色の光を発するアセチレン製ヘッドライトは、第一次世界大戦後まで人気がありました。最初の電気式ヘッドライトは1898年に登場しましたが（しかも電池式でした）、1910年代後半に高出力電球やより強力な自動車用発電システムが開発されるまで、電気照明システムがアセチレンを完全に置き換えることはありませんでした。
最初の自動車は、左または右、あるいは中央にあるティラーで操縦されていました。ステアリングホイールが初めて使用されたのは、アルフレッド・ヴァシュロンが1894年のパリ-ルーアン自動車レースにパナール・エ・ルヴァッソールで出場した時です。1898年には、ステアリングホイールはパナール・エ・ルヴァッソール車の標準装備となりました。1899年にはパッカードが米国に導入し、1908年までにはほとんどのモデルに搭載されました。[ 1 ]
パワーステアリングは、ドライバーの操舵力を補助することで、ドライバーの操縦を助けます。パワーステアリングは、油圧を利用してドライバーの操舵力を軽減してきました。しかし、油圧ポンプが不要になり、燃費が向上するため、油圧式パワーステアリングは電動パワーステアリングに置き換えられつつあります。 [ 2 ]
現代の自動車では、四輪ブレーキシステムはアクセルペダルの左側にあるペダルで操作される。
通常、後輪ブレーキのみを作動させるパーキングブレーキ（または、サーブ99やシトロエン・ザンティアのように前輪ブレーキのみを作動させるもの）も備えられています。これは従来、前席間のレバー（ハンドブレーキ）で操作されていましたが、運転席とドアの間にあるレバー（ポルシェ911など）、ダッシュボードから引き出すノブ（フォルクスワーゲン・トランスポーターなど）、足で操作するペダル（日産リーフなど）、その他あまり一般的ではない配置のものもありました。これらの操作はすべてバネ仕掛けのケーブルを引っ張り、解除されるまでラチェット機構で所定の位置に保持されます。
2000年代には、スイッチで制御される直接作動式の電子パーキングブレーキ（フォルクスワーゲンeGolf [ 3 ]など）が普及し、ケーブル作動式の機械式システムに取って代わりつつある。
ラリーでは、ステアリングホイール近くまで伸びる長い垂直レバーで操作する、後輪用の油圧式ハンドブレーキがよく使われています。これは駐車のためではなく、ハンドブレーキターンを容易にするために設計されているため、ラチェット機構はありません。[ 4 ]
エンジンへの燃料と空気の供給を制御するスロットルは、「アクセルペダル」とも呼ばれ、通常は一番右側のフロアペダルです。安全設計として、運転者が踏み込んでいないときはバネが作動し、アイドル位置に戻るようになっています。
通常、アクセルとブレーキは右足で操作し、クラッチは左足で操作します。しかし、一部のドライバーはアクセルをブレーキと間違えることがあり、意図しない急加速を引き起こし、米国では年間16,000件の事故が発生しています。[ 5 ]また、意図的に左足ブレーキを練習するドライバーもいます。
初期の自動車には、スロットルを直接制御するか、エンジン速度ガバナーを制御することでスロットルを制御するハンドレバーがありました。エンジン速度ガバナーは、スロットルとタイミングの両方を制御していました。[ 6 ] 1900 年、英国でウィルソン・ピルチャー車が導入されました。この車には、手動制御の速度ガバナーと、ガバナーの動作をオーバーライドできるフットスロットルがありました。現代のスロットルペダルとは異なり、このフットスロットルは、持ち上げると加速し、押し下げると減速するため、「手動制御で設定したガバナー速度に干渉することなく、急加速または急減速を実行できます」。[ 6 ]ガバナーによるエンジン速度とフットスロットルオーバーライドの組み合わせは、多くの点で現代のクルーズコントロールに似ています。この開発にもかかわらず、ステアリングコラムに取り付けられた手動スロットルは、特にフォード モデル Tのような量産車では一般的でした。[ 7 ]後期の自動車では、フットペダルとハンドレバーの両方を使用して最小スロットルを設定しました。 1918年のスタッツ・ベアキャットは、中央にスロットルペダルがあり、クラッチとブレーキは左右に配置されていた。[ 8 ]現代のクルーズコントロールは1948年に発明された。[ 9 ]
内燃機関（ICE）で動力を発生させる車両は、一般的に速度トルク比と進行方向を変更するためのトランスミッションまたはギアボックスを備えています。電気自動車はモーターによってゼロ速度から前進と後退の両方が可能であるため、通常はこの限りではありません。一部の四輪駆動車には、低速ギアボックスを作動させるギアレバーがあります。その他のレバーは、二輪駆動と四輪駆動の切り替えやデフロックの作動に使用されます。
一部の自動車には、駆動軸を従動軸から切り離すフリーホイールが装備されています。これは、従動軸が駆動軸よりも速く回転したときに発生します。たとえば、サーブは初期の車両でフリーホイールシステムを使用して、惰性走行中にエンジンをトランスミッションから切り離すようにしていました。これは、2ストロークエンジンの潤滑が限られているため追加された機能です。石油潤滑式の2ストロークエンジンは、回転数に応じて潤滑が必要ですが、スロットル開度に応じて潤滑が行われます。エンジンが高回転で低スロットルで動作する場合（長い坂道を惰性で下っているときなど）、提供される潤滑が不十分になる可能性があります。フリーホイールを使用すると、惰性走行中のエンジンは回転数をアイドリングまで下げることができ、閉じた惰性走行スロットルから得られるわずかな潤滑のみで済みます。フリーホイールは、高回転でのスロットルの長時間使用によって発生する2ストロークモデルの排気ガス温度の上昇を下げるのにも役立ちます。[ 10 ]
フリーホイールは、4 ストローク仕様では生産終了まで、また1709 cc トライアンフ エンジンを搭載したSaab 99では維持されました。フリーホイールの小さな欠点は、特に Saab に慣れていないドライバーにとっては、エンジン ブレーキが使用できなくなることですが、フット ウェルのコントロールで手動でオンまたはオフにすることはできました。足を使用して固定ホイールをオンにするのは、手動操作用の「T ハンドル」を引く必要があったため、難しい場合がありました。[ 10 ] Rover P4などの一部の車には、フリーホイールをオンまたはオフにするための手動スイッチが含まれています。[ 11 ]
マニュアルトランスミッションは、マニュアルギアボックス、スティックシフト、スタンダード、スティックとも呼ばれます。ほとんどの自動車のマニュアルトランスミッションは、トランスミッション内部の出力シャフトに特定のギアペアをロックすることで選択できる複数のギア比を備えています。マニュアルトランスミッションには、運転者が操作するクラッチペダルと、手動で操作するギアスティックまたはシフトレバーが備わっています。オートバイの場合は、手動で操作するクラッチレバーと、足で操作するギアシフトレバーが備わっています。歴史的に、自動車には手動オーバードライブスイッチがありました。
セミオートマチックトランスミッションは、機械的には従来のマニュアルトランスミッションと同じですが、手動操作のクラッチ機構がなく、代わりに自動システムでクラッチを制御することでドライバーの負担を軽減します。ただし、これらのシステムでも、ギア比を手動で変更するにはドライバーの操作が必要であり、ドライバーに代わって自動的にギアチェンジを行うことはありません。
ドライバーの利便性への要望により、1940 年代には、現在人気の油圧式自動変速機の設計が広く採用され、続いて 1958 年に初の量産型無段変速機(CVT)であるVariomatic が登場しました。マニュアル(手動) 変速制御を備えた自動変速機は、1990 年代初頭に量産車に登場し始め、ポルシェのTiptronicシステムがその先駆けとなりました。その後、BMWとフェラーリが先駆けたコンピューター制御のシングルクラッチ式自動マニュアル変速機が、 1990 年代半ばに量産車に登場し始めました。アルファロメオのSelespeed はその一例で、フェラーリと BMW で使用されているシステムと同じです。初の量産型デュアルクラッチ変速機の設計は、2003 年に第 4 世代フォルクスワーゲン ゴルフ R32にダイレクトシフトギアボックスとともに導入されました。
オートマチックトランスミッション車の中には、トランスミッションシステムが行うギア選択を調整する追加の制御装置を備えているものがあります。これらの制御装置は、エンジン速度と車速に応じて作動します。オートマチックギアセレクターは一般的に直線的なパターンになっており、最も前方の位置であるパーキングから始まり、リバース、ニュートラル、ドライブを経て、低速ギアへと続きます。
車にはヘッドランプ、フォグランプ、方向指示器、その他の自動車用照明の制御装置があります。方向指示器は、ドライバーが他のドライバーに曲がる、または車線を変更する意図を知らせるために作動させます。[ 12 ]現代の方向指示器は1938年に特許を取得しましたが、[ 13 ]電気式方向指示器ライトは1907年にまで遡ります。[ 14 ]
2013年現在、ほとんどの国では、公道を走行するすべての車両に方向指示器の装備が義務付けられています。方向指示器のレバーは通常、ステアリングコラムから突き出た水平レバーで操作します。
車両には一般的に、運転状況や機械の状態を示すためにダッシュボードに取り付けられたさまざまな計器類が装備されています。計器類の配置は様々です。通常はステアリングホイールの後ろに取り付けられますが、フロントガラスの中央下部に取り付けられたり、エアコンやオーディオシステムの上にあるセンターコンソールに組み込まれたりすることもあります。道路車両に標準装備されている計器類は以下のとおりです。
これらの計器類に加えて、現在選択されているトランスミッションのギアモード、一般的なエンジンチェックランプ、および各種車両システムの現在の状態を示す各種警告灯が備えられています。
これらの計器のレイアウトとデザインは、従来のアナログ式ダイヤル表示ではなくデジタル表示が採用されるなど、長年にわたって進化を遂げてきました。車種によっては、トリップコンピューター、燃費計、バッテリー残量表示など、より専門的な計器が使用される場合もあります。
スターターモーターが登場する前は、エンジンはさまざまな困難で危険な方法で始動されていました。これらの方法には、巻き上げスプリング、火薬シリンダー、取り外し可能な手回しクランクなどの人力による技術が含まれていました。1896年、最初の電気スターターが英国で製造された最初の自動車の1つであるアーノルドに取り付けられました[ 15 ] 。チャールズ・ケタリングとヘンリー・リーランドは後にアメリカで最初の電気スターターを発明し、 1911年に米国特許1,150,523を出願しました。1912年、キャデラック モデル30がスターターを搭載した最初のアメリカ車になりました。
クライスラーが1949年にキー操作式の点火・始動スイッチを発明する以前は、 [ 16 ]運転者が床やダッシュボードに取り付けられたボタンを押してスターターを操作していました。このタイプの制御は、キーレスエントリーの使用により現在では復活しています。初期のシボレー車は、スターターペダルをアクセルペダルの右側に配置し、ダッシュボードに補助スロットルコントロールノブを付けていました。これは、スターターペダルを操作しながら同時にアクセルペダルをポンピングするのが難しかったためです。
現代の乗用車では自動化されているその他の歴史的なエンジン制御装置には、チョークバルブ、点火タイミング、スパークアレスターなどがある。[ 17 ]
かつては、すべての自動車はエンジンの始動と運転を手動で行う必要がありました。しかし現在では、現代の自動車は自動制御だけでなく、運転に直接関係しない操作系も備えています。これらの操作系には、エアコン、ナビゲーションシステム、車載コンピューター、車内エンターテイメントシステム、ワイパー、タッチスクリーンパネルなどが含まれます。
これらの制御装置は、車種によって範囲や設計が異なります。また、オートバイなどの他の道路車両では、スロットルは手動レバーで、ギアチェンジはペダルで操作するなど、位置や操作方法が異なる場合もあります。鉄道車両にも同様の制御装置が見られます。例えば、路面電車やPCC路面電車などのライトレール車両では、自動車式のペダルを使って速度を制御しています。
フォーミュラワンの自動車レースでは、レース中にドライバーが多くの車両パラメータを設定できます。これらのコントロールはステアリングホイールに取り付けられており、ブレーキバランス、ディファレンシャル、点火タイミング、回生ブレーキ、回転数リミッターなどのコントロールが含まれます。[ 18 ]
ペダル操作ミスによる事故は、ドライバーがブレーキをかけようとしたときにアクセルを踏んでしまうことで発生する可能性があります。ドライバーの足がブレーキペダルの端から滑り落ちてアクセルペダルを踏んでしまうのです。