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自動車の制御装置は、自動車やトラック、バスなどの動力付き道路車両の運転や駐車に使用されるコンポーネントです。
ハンドルやペダルなどのコントロールは自動車の発明以来存在していましたが、他のコントロールはドライバーの要求に合わせて進化し、適応してきました。たとえば、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一般的ではなくなりました。
以前のヘッドライトや信号灯は、アセチレンまたは石油を燃料としていました。アセチレンは、炎が風雨に強いため、石油よりも好まれました。強い緑色の光を放つアセチレン 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 年に導入されましたが (バッテリー駆動でした)、1910 年代後半に高ワット数の電球とより強力な自動車発電システムが開発されるまで、電気照明システムはアセチレンに完全に取って代わりませんでした。
操舵
最初の自動車は、時には左または右、時には中央にある舵輪で操縦された。ステアリングホイールが初めて使用されたのは、1894年のパリ・ルーアン自動車レースでアルフレッド・ヴァシュロンがパナール・エ・ルヴァッソールで出場したときだった。1898年、ステアリングホイールはパナール・エ・ルヴァッソールの車の標準装備となった。1899年にパッカードが米国で導入し、1908年までにほとんどのモデルに搭載された。[1]
パワーステアリングは、ドライバーのステアリング操作力を増強することで、ドライバーのステアリング操作を補助します。パワーステアリングは、ドライバーのステアリング操作力を軽減するために油圧を使用しています。しかし、油圧ステアリングは、油圧ポンプが不要になり、燃費が向上するため、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]
制動
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制御されます。
通常は、後部ブレーキのみを操作するパーキングブレーキもあります（または、まれにサーブ99やシトロエン エグザンティアのように前部ブレーキのみを操作するものもあります）。これは、伝統的にハンドブレーキと呼ばれる前部座席の間にあるレバー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）など、あまり一般的ではない配置のものもあります。これらのコントロールはすべて、バネ仕掛けのケーブルを引っ張り、解放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、ケーブル駆動の機械式システムに代えて、スイッチで制御される直動式電子パーキングブレーキ（フォルクスワーゲンeGolf [3]など）が一般的になりつつあります。
ラリーでは、後輪用の油圧式ハンドブレーキが装備されていることが多く、ステアリングホイールの近くまで伸びた長い垂直レバーで操作します。これは駐車用ではなく、ハンドブレーキによる旋回を容易にするために設計されているため、ラチェット機構がありません。[4]
スロットル制御
スロットルは、エンジンへの燃料と空気の供給を制御し、「アクセル」または「ガス ペダル」とも呼ばれ、通常は右端のフロア ペダルにあります。スロットルにはフェイルセーフ設計 (ドライバーが踏んでいないときは アイドリング位置に戻るスプリング)が備わっています。
通常、スロット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て突然の加速を引き起こし、米国では年間16,000件の事故を引き起こしています。[5]また、意図的に左足ブレーキを練習してい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ハンドレバー、またはエンジン速度調整器を制御することでスロットルとタイミングの両方を制御するハンドレバーがありました。[6] 1900年に英国でウィルソン・ピルチャー自動車が導入されました。この自動車には、手動制御の速度調整器と、調整器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、このペダルを上げると車を加速し、踏み込むと減速することができ、「したがって、ハンドコントロールを使用して設定された制御速度を妨げることなく、急加速または減速を行うことができます。」[6]制御された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。このような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ハンドスロットルは、特にフォードモデルTなどの量産車で一般的でした。[7]その後の自動車では、最小スロットルを設定するためにフットペダルとハンドレバーの両方を使用しました。 1918年型スタッツ・ベアキャットには中央にスロットルペダルがあり、左右にクラッチとブレーキが付いていた。[8]現代のクルーズコントロールは1948年に発明された。[9]
伝染 ; 感染
内燃エンジン(ICE)で動力を生成する車両には、通常、速度とトルクの比率と移動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が装備されています。電気自動車の場合、モーターがゼロ速度から車両を前進および後進させることができるため、これは通常当てはまりません。一部の四輪駆動車には、低比率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、2 輪駆動と 4 輪駆動、および差動ロックを切り替える場合があります。
一部の車には、ドライブシャフトをドリブンシャフトから切り離すフリーホイールが付いています。これは、ドリブンシャフトがドライブシャフト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に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しました。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に追加された機能です。石油潤滑の 2 ストロークは、速度に応じて潤滑が必要ですが、この潤滑はスロットルの開度に応じて行われます。エンジンが高回転で低スロットルで動作する場合 (長い坂を惰性で下る場合など)、提供される潤滑が不十分な場合があります。フリーホイールを使用すると、惰性走行中のエンジンはアイドリングまで速度を落とすことができるため、閉じた惰性走行中のスロットルから得られるわずかな潤滑のみが必要になります。フリーホイールは、高回転でスロットルを長時間使用することで 2 ストロークモデルで発生する排気ガスの高温を軽減するのにも使用できます。[10]
フリーホイールは、生産終了まで4ストロークモデルと、1709ccのトライアンフエンジンを搭載したサーブ99に残された。フリーホイールの小さな欠点は、特にサーブに馴染みのないドライバーにとって、エンジンブレーキが使用できなくなることであるが、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る。足を使って固定ホイールをオンまたはオフにするのは、手動操作用の「Tハンドル」を引く必要があるため難しい場合がある。[10]ローバー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手動スイッチが含まれている。[11]
マニュアル
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、標準、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には、トランスミッション内の出力シャフトに選択したギアペアをロックすることで選択される複数のギア比があります。マニュアルトランスミッションには、ドライバー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、または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、自動車には手動の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 / クラッチレスマニュアル
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、手動で操作するクラッチ機構がありません。代わりに、自動化システムを使用してクラッチを制御することで、ドライバーの操作を容易にします。ただし、これらのシステムでは、ギア比を手動で変更するにはドライバーの入力と関与が必要であり、ドライバーが自動的にギアを変更することはできません。
自動
ドライバーの利便性を求める要望から、現在では人気の油圧式オートマチックトランスミッション設計が 1940 年代に広く導入され、続いて1958 年に最初の量産型連続可変トランスミッション(CVT)であるVariomatic が発売されました。マニュアル(手動) ギアシフト制御を備えたオートマチックトランスミッションは、1990 年代初頭にポルシェのTiptronicシステムを皮切りに量産車に搭載され始めました。その後、BMWとフェラーリが先駆けとなったコンピューター制御のシングルクラッチ自動マニュアルトランスミッションが、 1990 年代半ばに量産車に搭載され始めました。1 つの例は、フェラーリと BMW が使用しているのと同じシステムであるアルファロメオのSelespeedです。最初の量産型デュアルクラッチトランスミッション設計は、ダイレクトシフトギアボックスを備え、2003 年に第 4 世代のフォルクスワーゲン ゴルフ R32で導入されました。
一部のオートマチック トランスミッション車には、トランスミッション システムの選択を変更する追加のコントロールがあります。これらのコントロールは、エンジンと道路の速度に依存します。オートマチック ギア セレクターは、通常、パークの最も前方の位置から始まり、リバース、ニュートラル、ドライブ、そして低速ギアへと続く直線パターンになっています。
信号と照明
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コントロール装置が付いています。方向指示器は、ドライバーが曲がる、または車線を変更する意図を他のドライバーに知らせるために作動します。[12]現代の方向指示器は1938年に特許を取得しましたが、[13]電気方向指示器は1907年にまで遡ります。[14]
2013 年現在、[アップデート]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。方向指示器レバーは通常、ステアリング コラムから突き出ている水平レバーによって作動します。
計装
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車両には通常、運転パラメータや機械の状態を示すさまざまな計器がダッシュボードに取り付けられています。計器の配置はさまざまです。通常はハンドルの後ろに取り付けられますが、フロントガラスの下の中央に取り付けられたり、空調コントロールとオーディオ システムの上のセンター スタックに統合されている場合もあります。道路車両に搭載されている標準的な計器には、次のものがあります。
これらのゲージには、現在選択されているトランスミッションギアモード、一般的なチェックエンジンライト、およびさまざまな車両システムの現在の状態を 示すさまざまな警告灯が追加されています。
これらの計器のレイアウトとデザインは、従来のアナログダイヤル式インジケーターではなく、デジタル表示として実装されることにより、長年にわたって進化してきました。車両のタイプに応じて、トリップコンピューター、燃費計、バッテリーレベル表示などのより特殊な計器が使用される場合があります。
エンジンの始動と運転
スターターモーターが登場する前は、エンジンの始動はさまざまな困難で危険な方法で行われていました。これらの方法には、巻き上げバネ、火薬シリンダー、取り外し可能なハンドクランクなどの人力技術が含まれていました。1896年、最初の電動スターターがアーノルド[ 15]に取り付けられました。これは英国で最初に製造された自動車の1つです。チャールズ・ケタリングとヘンリー・リーランドは後に、1911年にアメリカで最初の電動スターターを発明し、米国特許1,150,523を申請しました。1912年、キャデラック モデルサーティはスターターを搭載した最初のアメリカ車となりました。
クライスラーが1949年にキー操作のイグニッション・スターター・スイッチの組み合わせを発明する以前は[16] 、スターターは床またはダッシュボードに取り付けられたボタンを押して運転者が操作していました。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復活しました。初期のシボレー車では、スターターペダルがアクセルの右側にあり、スターターペダルの操作とアクセルペダルの同時踏みが困難だったため、ダッシュボードに補助的なスロットルコントロールノブが付いていました。
現代の乗用車では自動化されている他の歴史的なエンジン制御には、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]
追加のコントロール
かつては、すべての車にエンジンの始動と作動のための手動コントロールがありました。現在、現代の車には自動コントロールだけでなく、車両の運転に直接使用されないコントロールも備わっています。これらのコントロールには、エアコン、ナビゲーション システム、オンボード コンピューター、車内エンターテイメント、フロントガラス ワイパー、タッチスクリーンパネルなどがあります。
これらのコントロールは、車種によって範囲やデザインが異なります。また、オートバイなどの他の道路車両では、スロットルはハンドレバーで操作し、ギアシフトはペダルで操作するなど、位置や操作方法が異なる場合があります。車両コントロールの一部のタイプは鉄道車両に見られます。たとえば、一部の路面電車やPCC 路面電車などのライトレール車両では、自動車のようなペダルを使用して速度を制御します。
F1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搭載されており、ブレーキバランス、ディファレンシャル、点火時期、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]
参照
参考文献
- ^ フリンク、ジェームズ・J. (1990)。自動車時代（MITプレスペーパーバック第1版）。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MITプレス。p.34。ISBN 978-0262560559。
- ^ 「私たちは感覚を失いつつあるのか？電動および油圧ステアリングアシストの包括的比較テスト」Car and Driver誌。 2016年12月12日閲覧。
- ^ 「フォルクスワーゲン ゴルフ オーナーズマニュアル - 電子パーキングブレーキ - ブレーキ、停止、駐車」www.vwgolf.org . 2023年9月5日閲覧。
- ^ 「WRCブレーキ技術」。2017年12月27日閲覧。
- ^ 「NHTSA安全勧告：ペダルエラーによる衝突事故の削減」NHTSA 2015年5月29日。2016年12月26日にオリジナルからアーカイブ。2017年1月2日に取得。
ペダルエラー衝突は、ドライバーがブレーキをかけるつもりでアクセルを踏んだときに発生する可能性があります。ドライバーの足がブレーキの端から滑り落ちてアクセルに落ちます。
- ^ ab 「ウィルソン・ピルチャー・ガソリン車」、オートモーター・ジャーナル、1904年4月16日、pp463-468
- ^ 「The Ford Model T」。2012年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年3月29日閲覧。
- ^ レノ、ジェイ。「1918 スタッツ ベアキャット」 。 2016年11月5日閲覧。
- ^ アクセル操作に抵抗する速度制御装置。Ralph R. Teetor。US-Patent 2519859 A 2018-12-04 にアーカイブ済み、Wayback Machineより
- ^ ab アレックス・マルコビッチ（1969年1月）「スモール・スポーティ・セダン」『ポピュラー・メカニクス』第131巻第1号、ハースト・マガジンズ、ISSN 0032-4558
- ^ 「Rover P4 マニュアル」 。 2014年3月29日閲覧。
- ^ 連邦自動車安全基準; ランプ、反射装置、および関連機器: 最終規則 2007 年 12 月 4 日
- ^ 米国特許 2,122,508
- ^ 米国特許 912,831
- ^ GN Georgano (1985). Cars: Early and Vintage, 1886–1930 . ロンドン: Grange-Universal. ISBN 1-59084-491-2 .
- ^ 「クライスラーファミリーのデビュー」、ポピュラーメカニクス1949年4月号、122ページ。ハーストマガジン1949年4月。 2013年9月30日閲覧。
- ^ 「1928 Chevy Owner's Manual」。2014年3月30日閲覧。
- ^ コルソン、ジョーダン。「驚くほど複雑なフォーミュラ1のステアリングホイールの内部を覗いてみよう」。Wired 。 2017年12月27日閲覧。