(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させる電動車両において、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの接続状態を感知するクラッチセンサと、駆動軸の回転数を感知する回転センサと、非接続状態のクラッチを接続状態に切り換えるアクチュエータと、クラッチセンサと回転センサの感知信号を取り込み、アクチュエータを制御する制御手段とを含み、
クラッチが非接続状態で車体の走行速度又は移動量が所定の値以上になった時、制御手段でアクチュエータを作動させてクラッチを接続状態に自動的に切り換えることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させる電動車両において、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの非接続状態時に作動する発電機と、この発電機から整流手段を介し給電されて非接続状態のクラッチを接続状態に自動的に切り換えるアクチュエータとを含んでなることを特徴とする電動車両。
【請求項３】
モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させる電動車両において、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの非接続状態時に作動する発電機と、この発電機から整流手段を介し給電される直流電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、非接続状態のクラッチを接続状態に切り換えるアクチュエータとを含み、
クラッチの非接続状態時に直流電圧が基準電圧以上の場合にアクチュエータを作動させてクラッチを接続状態に自動的に切り換えることを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型電動カート等の電動車両に関し、より詳しくは、電動車両のクラッチ装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型電動カートは、図示しないが、車体に前輪、ハンドル、操縦座席、バッテリ、モータ、減速歯車装置、及び左右一対の後輪等がそれぞれ配設されている。このような小型電動カートは、ハンドルやアクセルレバーが適宜操作されると、モータの動力が減速歯車装置を介して後輪の駆動軸に伝達され、後輪が回転して所定の方向に所定の速度で走行する。そして、車庫に駐車する場合等には、クラッチレバーを操作して減速歯車装置のクラッチを非接続状態とし、車庫に手押しで駐車すれば良い。
【０００３】
なお、この種の先行技術文献として、特開平７−９８９４号や特開平６−９８４０７号公報等があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動車両は、以上のように構成されて便利ではあるが、発明者には性能を向上させて発表し、科学技術の速やかな進歩発展に寄与したいという数々の願望がある。この願望の一つとして、クラッチの非接続状態時に小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートが意図に反した速度等で走行したときに小型電動カートを減速させたり、あるいは自動的に停止させたいという願望が挙げられる。この願望を満たすことができれば、電動車両の性能をさらに向上させることができるのは明らかである。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、クラッチの非接続状態時に減速させたり、あるいは停止させることのできる電動車両を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を達成するため、モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させるものにおいて、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの接続状態を感知するクラッチセンサと、駆動軸の回転数を感知する回転センサと、非接続状態のクラッチを接続状態に切り換えるアクチュエータと、クラッチセンサと回転センサの感知信号を取り込み、アクチュエータを制御する制御手段とを含み、
クラッチが非接続状態で車体の走行速度又は移動量が所定の値以上になった時、制御手段でアクチュエータを作動させてクラッチを接続状態に自動的に切り換えることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明においては上記課題を達成するため、モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させるものにおいて、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの非接続状態時に作動する発電機と、この発電機から整流手段を介し給電されて非接続状態のクラッチを接続状態に自動的に切り換えるアクチュエータとを含んでなることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明においては上記課題を達成するため、モータの動力を駆動輪に伝達して車体を走行させるものにおいて、
電動車両は、モータの動力を駆動輪の駆動軸に伝達する減速歯車装置と、クラッチレバーを操作して動力伝達可能な接続状態と伝達不能な非接続状態とに切り換え可能な減速歯車装置用のクラッチと、このクラッチの非接続状態時に作動する発電機と、この発電機から整流手段を介し給電される直流電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、非接続状態のクラッチを接続状態に切り換えるアクチュエータとを含み、
クラッチの非接続状態時に直流電圧が基準電圧以上の場合にアクチュエータを作動させてクラッチを接続状態に自動的に切り換えることを特徴としている。
【００１１】
ここで、特許請求の範囲におけるモータは、トラクションモータ等の各種タイプを使用することができ、単数複数いずれでも良い。また、駆動輪は、電動車両の前輪でも後輪でも良い。また、減速歯車装置の減速数は、２段程度が良いが、なんらこれに限定されるものではない。例えば、モータと第一の減速歯車との間に単数複数の他の減速歯車を介在させることもできる。減速歯車としては、ウォーム歯車、円筒歯車、又は平歯車等を使用することができる。また、クラッチセンサとしては、近接センサ、光電センサ、又はリミットセンサ等があげられるが、ターコイズセンサが好ましい。また、回転センサとしては、近接センサや光電センサ等があげられるが、フォトカプラからなるセンサが好ましい。
【００１２】
また、アクチュエータとしては、各種のシリンダ、ソレノイド、又はこれらと運動方向変換機構との組み合わせがあるが、歯車を備えた各種の駆動モータが望ましい。また、整流手段としては、変圧器に中間タップを備えた全波整流回路、ブリッジタイプの全波整流回路、又は倍電圧整流回路等を使用することができる。さらに、電動車両は、３輪でも４輪でも良いし、小型の運搬車や車椅子等とすることも可能である。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、例えばクラッチが非接続状態の電動車両の走行速度が所定の速度を越えた場合、回転センサが駆動軸の回転数を感知し、制御手段に信号を出力する。クラッチセンサと回転センサの信号を取り込んだ制御手段は、クラッチの非接続状態、駆動軸の回転数、及び車体の走行速度、又はクラッチの非接続状態、駆動軸の回転数、及び車体の移動量を判断し、駆動軸の回転数が所定値以上、及び又は車体の走行速度が所定値以上の場合、アクチュエータを駆動する。この駆動により、クラッチが接続状態となり、電動車両を減速させたり、停止させることができる。
【００１４】
また、請求項２記載の発明によれば、例えばクラッチが非接続状態の電動車両の走行速度が所定の速度を越えた場合、発電機が作動して交流電力を発生させ、この交流は整流手段で直流に整流された後、アクチュエータを駆動する。この駆動により、クラッチが接続状態となり、電動車両を減速させたり、停止させることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、例えばクラッチが非接続状態の電動車両の走行速度が所定の速度を越えた場合、発電機が作動して交流電力を発生させる。この交流は整流手段で直流に整流されて比較手段に供給される。この比較手段は直流電圧と基準電圧とを比較し、直流電圧が基準電圧以上の場合にはアクチュエータを駆動する。この駆動により、クラッチが接続状態となり、電動車両を減速させたり、停止させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではない。
本実施形態における電動車両は、図１ないし図４に示すように、小型電動カートからなり、車体１に、モータ１４、減速歯車装置１６、後輪２２、クラッチ２８、ターコイズセンサ３６、回転センサ３８、ＣＰＵ３７、及び駆動モータ４２を備えている。
【００１８】
車体１は、間隔をおいて左右に折曲対向配置された一対のパイプと、このパイプを被覆する複数のカバー２とを備えている。この車体１の前部中央には前輪３を軸支したフロントフォークがヘッドパイプを介し操舵可能に貫通支持され、このフロントフォークの上部にはハンドル４が装着されており、これらフロントフォークやハンドル４にはかご５、グリップ６、ブレーキレバー７、アクセルレバー８、及び計器９等がそれぞれ配設されている。また、車体１の中央部から後部にかけては、モータ１４用の複数のバッテリ１０がカバー２に被覆された状態で並列に搭載されるとともに、この複数のバッテリ１０を上方から被覆保護する操縦座席１１が載設され、この操縦座席１１の背当て部１２の両側には上下方向に揺動可能な肘かけ１３、又は固定の肘かけ１３Ａとが配設されている。
【００１９】
モータ１４は、その出力軸の先端部に駆動ピニオンギヤ１５が嵌着されている。そして、減速歯車装置１６の内外一対のギヤケース１７に装着されて操縦座席１１の後方に取付材を介し揺動可能に懸架されている。
【００２０】
減速歯車装置１６は、モータ１４の駆動ピニオンギヤ１５と噛合して回転するカウンタギヤ１８と、このカウンタギヤ１８に連動して回転可能なデファレンシャルギヤ１９とを備えている。カウンタギヤ１８は、支持軸２０に装着支持され、この支持軸２０の両端部がギヤケース１７の内部両側壁に軸受を介して軸支されている。このカウンタギヤ１８の反モータ１４側の中心部付近にはメスドッグ２１が凹み形成されている。また、デファレンシャルギヤ１９は、図２に示すように、ギヤケース１７の内部両側壁に軸受を介して軸支されるとともに、後輪２２の駆動軸２３に嵌着されている。このデファレンシャルギヤ１９のケースには、相互に噛合する左右一対のクラッチメンバ２４と、このクラッチメンバ２４のシャフトに軸支された上下一対のピニオンギヤ２５とが内蔵されている。
【００２１】
後輪２２は、図１や図２に示すように、右後輪と左後輪とを備え、右後輪に右後輪駆動軸２３が、左後輪には左後輪駆動軸２３Ａがそれぞれ取り付けられており、これら右後輪駆動軸２３と左後輪駆動軸２３Ａとがギヤケース１７の両側壁に保護用のアクスルケーシングや軸受を介し水平に支持されている。右後輪駆動軸２３と左後輪駆動軸２３Ａの対向端部にはサイドギヤ２７がそれぞれ嵌着され、これらのサイドギヤ２７がデファレンシャルギヤ１９のケース内部にスラストワッシャ等を介して挿通されるとともに、ピニオンギヤ２５と噛合している。
【００２２】
クラッチ２８は、図２に示すように、下方の支持軸２０に平行な状態でギヤケース１７の内部上方の両側壁にオイルシールや軸受を介し軸架された回転可能なクラッチ軸２９と、カウンタギヤ１８の支持軸２０に付勢コイルばね３０を介しスプライン嵌合されたスライド可能なスライドギヤ３１と、クラッチ軸２９に変位可能に嵌入支持されてスライドギヤ３１の周面の凹部に挿入されるシフトフォーク３２とを備えている。クラッチ軸２９の端部には外部ギヤケース１７Ａの外部に露出する操作用のクラッチレバー３４が螺着されている。
【００２３】
スライドギヤ３１は、デファレンシャルギヤ１９と噛合し、クラッチの接続状態時に接続位置（図２の位置）にスライドしてカウンタギヤ１８のメスドッグ２１に嵌合され、クラッチの非接続状態時には非接続位置（図２の位置から右方向に離れた位置）にスライドしてメスドッグ２１から離れるよう機能する。また、シフトフォーク３２は、カム機構３５を介してクラッチ軸２９の一方向への回転でスライドギヤ３１を接続位置に、クラッチ軸２９の他方向への回転で付勢コイルばね３０を圧縮させつつスライドギヤ３１を非接続位置にスライドさせる。
【００２４】
ターコイズセンサ３６は、図２に示すように、外部ギヤケース１７Ａの上部に装着され、非接続位置方向に変位したシフトフォーク３２に当接されてＯＮし、クラッチ２８の非接続状態を感知してメインコントローラであるＣＰＵ（図４参照）３７に信号を出力するよう機能する。また、回転センサ３８は、図５に示すように、ＬＥＤ３９と、このＬＥＤ３９に対向配置されたフォトカプラ４０と、デファレンシャルギヤ１９に装着されてＬＥＤ３９とフォトカプラ４０との間に介在されたスリット体４１とを備え、外部ギヤケース１７Ａの下部に内蔵されている。スリット体４１の外周には複数のスリットが周方向に所定の間隔で切り欠かれている。このように構成された回転センサ３８は、スリット体４１の回転時にフォトカプラ４０が光を受光して駆動軸２３の回転数を感知し、ＣＰＵ３７にパルス信号を出力する。
【００２５】
さらに、駆動モータ４２は、内部ギヤケース１７Ｂの上部に内蔵され、出力軸にギヤ４３が嵌着されており、このギヤ４３がクラッチ軸２９の周面に螺刻されたギヤと噛合して回転させるよう機能する。
【００２６】
上記構成において、ハンドル４やアクセルレバー８を適宜操作すれば、動力がモータ１４の駆動ピニオンギヤ１５、カウンタギヤ１８、接続状態のスライドギヤ３１、及びデファレンシャルギヤ１９を順次経由して右後輪駆動軸２３と左後輪駆動軸２３Ａとに伝達され、後輪２２が回転して所定の方向に所定の速度で走行することができる。
【００２７】
また、車庫に駐車する場合等には、クラッチレバー３４を接続位置から非接続位置に回転操作すれば良い。すると、クラッチ軸２９が回転してシフトフォーク３２を変位作動させ、このシフトフォーク３２がスライドギヤ３１を非接続位置にスライドさせる。このスライド作用により、クラッチ２８が非接続状態となり、車庫に小型電動カートを手押しで駐車することができる。この際、シフトフォーク３２が非接続位置方向に変位すると、ターコイズセンサ３６がシフトフォーク３２に当接されてＯＮする。
【００２８】
また、クラッチ２８が非接続状態の小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートの走行速度が設定速度（例えば、６ｋｍ／ｈ）を越えると、スリット体４１の回転により、回転センサ３８が駆動軸２３の回転数を感知し、ＣＰＵ３７にパルス信号を出力する。ターコイズセンサ３６と回転センサ３８の信号をそれぞれ入力したＣＰＵ３７は、クラッチ２８の非接続状態、駆動軸２３の回転数、及び車体１の走行速度が演算して判断し、駆動軸２３の回転数が所定値以上、及び車体１の走行速度が所定値以上の場合、図４のトランジスタ４４をＯＮして駆動モータ４２を駆動する。この駆動により、クラッチ軸２９が一方向に回転してシフトフォーク３２を変位作動させ、スライドギヤ３１が接続位置にスライドしてカウンタギヤ１８のメスドッグ２１に嵌合され、クラッチ２８が接続状態となって小型電動カートを停止させることができる。
【００２９】
上記構成によれば、クラッチ２８の非接続状態時に坂道等で小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートが設定速度以上で走行するのをきわめて有効に防止することができるので、常に法定速度以下とすることができ、安全性と利便性の大幅な向上が期待できる。また、複数のトランジスタ４４等のパワーエレクトロニクスを使用するので、電力を効率良く、精密に、しかも、高い信頼性をもって扱うことができる。
【００３０】
なお、上記実施形態ではクラッチ２８の非接続状態、駆動軸２３の回転数、及び車体１の走行速度をＣＰＵ３７が判断するものを示したが、なんらこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、クラッチ２８の非接続状態、駆動軸２３の回転数、及び車体１の移動量をＣＰＵ３７が判断するものでも良い。
【００３１】
次に、図８及び図９は本発明の第２の発明の実施形態を示すもので、この場合には、クラッチ２８の非接続状態時に発電機４５を断続ギヤ４６を介して作動させ、この発電機４５からブリッジ形の全波整流回路４７、及びコンデンサ入力形の平滑回路４８を介して駆動モータ４２に給電し、駆動モータ４２を駆動するようにしている。
【００３２】
発電機４５は、外部ギヤケース１７Ａに先端部側が内蔵して装着され、回転軸にギヤ４９が嵌着されており、このギヤ４９がデファレンシャルギヤ１９の支持軸２０に平行に隣接している。また、断続ギヤ４６は、カウンタギヤ１８の支持軸２０に嵌入されるとともに、発電機４５のギヤ４９と噛合しており、非接続位置にスライドしたスライドギヤ３１に嵌入されて発電機４５を作動させる。
【００３３】
上記構成において、クラッチ２８が非接続状態の小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートの走行速度が設定速度を越えると、非接続位置のスライドギヤ３１と共に断続ギヤ４６が回転して発電機４５を作動させ、交流電力が発生する。この交流は、トランスを介し全波整流回路４７で直流に整流されるとともに、平滑回路４８でリプルが除去され、駆動モータ４２に給電される。この給電により、駆動モータ４２が駆動し、クラッチ軸２９が一方向に回転してシフトフォーク３２を変位作動させ、スライドギヤ３１が接続位置にスライドしてカウンタギヤ１８のメスドッグ２１に嵌合され、クラッチ２８が接続状態となって小型電動カートを停止させることができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
本実施形態においても、クラッチ２８の非接続状態時に小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートが設定速度以上で走行することがないので、常に法定速度以下とすることができ、実に安全で便利である。また、部品点数の削減、構成の簡素化、及び軽量化を図ることができる。
【００３５】
次に、図８及び図１０は本発明の第３の発明の実施形態を示すもので、この場合には、クラッチ２８の非接続状態時に発電機４５を断続ギヤ４６を介して作動させ、この発電機４５からブリッジ形の全波整流回路４７を介してコンパレータ５０に直流電圧を給電し、このコンパレータ５０で入力した直流電圧と基準電圧Ｅとを比較し、直流電圧が基準電圧Ｅ以上と判定した場合に駆動モータ４２を駆動するようにしている。
【００３６】
上記構成において、クラッチ２８が非接続状態の小型電動カートを手押しで走行させる場合、小型電動カートの走行速度が設定速度を越えると、非接続位置のスライドギヤ３１と共に断続ギヤ４６を回転して発電機４５を作動させ、交流電力が発生する。この交流は、トランスを介し全波整流回路４７で直流に整流されてコンパレータ５０に給電される。コンパレータ５０は直流電圧と基準電圧Ｅとを演算比較し、入力した直流電圧の値が基準電圧Ｅの値以上と判定した場合、図１０のトランジスタ５１をＯＮし、リレー５２が給電・励磁されて可動部が回路を閉路し、駆動モータ４２が駆動する。
【００３７】
この駆動モータ４２の駆動により、クラッチ軸２９が一方向に回転してシフトフォーク３２を変位作動させ、スライドギヤ３１が接続位置にスライドしてカウンタギヤ１８のメスドッグ２１に嵌合され、クラッチ２８が接続状態となって小型電動カートを停止させることができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３８】
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、部品点数の削減、構成の簡素化、及び軽量化も可能となる。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、クラッチ軸２９にクラッチレバー３４を取り付けたものを示したが、なんらこれに限定されるものではない。例えば、ハンドル、直線運動を回転運動に変える機構を備えたボタン、又はクラッチベルト等の操作部材を使用してクラッチ軸２９を回転させることができる。この操作部材は、ギヤケース１７に軸支させたり、ハンドル４等の操作の容易な箇所にケーブルを介して装着することが可能である。また、スイッチング素子としてトランジスタ４４、５１を使用したが、同様の作用効果が期待できるのであれば、他のスイッチング素子、半導体素子、又はスイッチング回路を適宜使用することができる。
【００４０】
また、コンデンサ入力形の平滑回路４８の代わりに、チョーク入力形の平滑回路やＬＣ回路を多段に接続した高次低域通過フィルタを使用することも可能である。また、全波整流回路４７と平滑回路４８だけではなく、リプル率を減少させて電源をさらに安定化させるため、帰還回路等の安定化電源回路を加えても良い。さらにまた、リレー５２にはヒンジ形、プランジャ形、有極形、又は静止形等のタイプがあるが、いずれでも良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１ないし３記載の発明によれば、電動車両をクラッチの非接続状態時に減速させたり、あるいは停止させることができ、安全性や利便性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態における減速歯車装置を示す断面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態におけるフォトカプラを示す説明図である。
【図６】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の本発明に係る電動車両の実施形態を示す他のフローチャート図である。
【図８】本発明の第２、第３の本発明に係る電動車両の実施形態における減速歯車装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の本発明に係る電動車両の実施形態を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の本発明に係る電動車両の実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  車体
１４  モータ
１６  減速歯車装置
１７  ギヤケース
１８  カウンタギヤ（第一の減速歯車）
１９  デファレンシャルギヤ（第二の減速歯車）
２０  支持軸
２１  メスドッグ
２２  後輪（駆動輪）
２３  駆動軸
２８  クラッチ
２９  クラッチ軸
３０  付勢コイルばね
３１  スライドギヤ
３２  シフトフォーク（シフト部材）
３４  クラッチレバー
３６  ターコイズセンサ（クラッチセンサ）
３７  ＣＰＵ（制御手段）
３８  回転センサ
３９  ＬＥＤ
４０  フォトカプラ
４１  スリット体
４２  駆動モータ（アクチュエータ）
４３  ギヤ
４５  発電機
４６  断続ギヤ
４７  全波整流回路（整流手段）
４８  平滑回路
５０  コンパレータ（比較手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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