(57)【要約】【課題】  通常の回生制動に加えて緊急制動操作を機械的ブレーキ手段にて実行でき、且つそのための構造が簡単で且つ安全性を向上させた電動モータ式カートを提供する。【解決手段】  アクセルセンサ４２で検出するアクセルペダル３６の踏込み量に比例して電動モータ４の回転数を増加させる。回生制御センサ４３で検出するブレーキペダル３７の踏込み量に比例して電動モータ４を発電機として機能させ、発電させた回生電流をバッテリ６に戻して回生制動制御により電動モータ４の回転数を減少させる。ブレーキペダル３７により操作ボタン４４が押圧されて回動するレバー手段と、駆動ケース５の伝動部のブレーキ盤１９の作動レバー２０とをワイヤ４７で連結し、緊急または完全停止に際して、ブレーキペダル３７を最終踏込み領域まで踏み込む。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行車両に、バッテリと、該バッテリから通電されて車輪を駆動する電動モータと、アクセルペダルの踏込み量に比例して前記電動モータの回転数を増加させる加速制御及び、ブレーキペダルの踏込み量に比例して前記電動モータに回生制動制御により回転数を減少させる回生制御を実行するモータ制御手段を備える一方、
前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で作動して、前記駆動車輪もしくは走行車輪に強制的に制動を掛ける機械的ブレーキ手段とを備えたことを特徴とする電動モータ式カート。
【請求項２】
前記アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサを前記アクセルペダルに関連させて配置し、前記ブレーキペダルの踏込み量を検出する回生制御センサを、前記ブレーキペダルに関連させて配置し、
前記アクセルセンサの検出信号及び前記回生制御センサの検出信号を前記モータ制御手段に入力するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ式カート。
【請求項３】
前記機械的ブレーキ手段は、前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で、当該ブレーキペダルにより押圧されて回動するレバー手段と、車輪への回転伝動部のブレーキ盤とを機械的伝達手段にて連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の電動モータ式カート。
【請求項４】
前記電動モータの回転数を検出する回転センサを備え、該回転センサの検出結果により、前記電動モータの回転数が零であるとき、当該電動モータに直結する電磁ブレーキを作動させ、前記アクセルペダルの踏込み量があると検出したときには、前記電磁ブレーキを解除するように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動モータ式カート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフ場でゴルフクラブ用バッグ（以下、単にゴルフバッグという）及びゴルファーを載せて移動するゴルフカート等の電動モータ式のカートの構成に係り、より詳しくは、その駆動及び安全性向上のための制動（ブレーキ）構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前後輪が備えられた電動モータ式のカートにおいて、電動モータにて回転駆動する駆動輪の回生制動により、電動モータを発電機として機能させて、その発生電力をバッテリに回収する回生制動制御を実行することが、種々に提案されている。
【０００３】
特許文献１では、発電機としての回生機能を備えた電動モータを搭載した電動車両において、ブレーキペダルの踏込み量に連動比例してシフトダウンできる無段シフトギヤボックスの入力側に電動モータを接続し、無段シフトギヤボックスの出力側に駆動輪を回転させる機構（デフ）を配置して、ブレーキペダルの踏込み量に比例して電動モータの回転速度を上昇させ、この電動モータの回生状態における外的回転力に対する抗力により、車両を減速制動させる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、走行時にはアクセルペダルの踏込み量に応じたトルク電流をモータに流し、制動時には、電気子電流をカットすることにより発電機として機能するモータからの回生電流をバッテリに回生する電動車両の回生制動装置において、制動時にモータからバッテリに流れる回生電流を検出する検出部と、該検出部の検出した回生電流の値から減速度を判断する判断部と、該判断部の判断結果に応じて減速度を制御する制御部と、ブレーキペダルの踏込み量を電気信号の変化として検出するブレーキペダル踏込み量検出値部とを設け、ブレーキペダル踏込み量検出値部の出力信号を前記制御部に加えることにより、回生制動のフィーリングを向上させると共に、油圧式ブレーキの機構を簡略するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０９−８４２０４号公報（図１及び図２参照）
【特許文献２】特開平０７−２４５８０５号公報（図１及び図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成によれば、駆動車輪に取付けらたディスクブレーキと油圧シリンダとを油圧配管で連結し、ブレーキペダルは油圧シリンダに作動力を付与するように構成したものであり、さらにこのブレーキペダルは無段階シフトギヤボックスに連結され、ブレーキペダルの踏込み量に比例して無段階シフトギヤボックスのギヤ比率が大きくなり、発電機としての電動モータの回転数が上昇して大きな回生発電力を得るもので、車輪に対する制動が機械式でなく油圧式であるから、油圧配管の一部が破損すると、制動の全機能が失われるという問題があった。
【０００６】
特許文献２の構成によれば、ブレーキペダルの踏込み操作により、電動モータの回生制動制御と、駆動車輪への油圧式のブレーキ装置の制動操作とを並行して実行するものであるから、電動車両の完全停止のためには、油圧式のブレーキ装置の制動に頼っているのて、これでも、前記特許文献１と同じ欠点があった。
【０００７】
このように、従来の技術では、制動系統が１系統だけであるため、安全性に欠けるという問題があった。
【０００８】
そこで、前記欠点を解消するため、通常の自動車におけるように、油圧式と機械式との２系統の制動系統を採用することを考えられる。その場合、ブレーキペダルで制動するのは、油圧系であり、駐車ブレーキ用の手動レバーまたは別の駐車用ペダルの操作にて機械的ブレーキ系統を操作する構成であった。このため、この駐車ブレーキ用の手動レバーまたは駐車用ペダルを前記ブレーキペダルとは別の箇所に取付けする必要があるが、緊急制動に際して駐車ブレーキ用の手動レバーを操作することは、通常のブレーキペダルを足で踏み込むという操作に比べて迅速性に欠けるという問題があった。
【０００９】
また、小さい形状のカートでは、前記の手動レバーまたは駐車用ペダルの部品の適当な配置場所がなく、さらに、駐車用ペダルの場合にブレーキペダルに近接して配置すると、誤って駐車用ペダルを踏込み操作することが考えられるから、その解除手段をさらに取り付けするために、構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、これら従来の問題点を解決し、通常の回生制動に加えて緊急制動操作を機械的ブレーキ手段にて実行でき、且つそのための構造が簡単で且つ安全性を向上させた電動モータ式カートを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の電動モータ式カートは、走行車両に、バッテリと、該バッテリから通電されて車輪を駆動する電動モータと、アクセルペダルの踏込み量に比例して前記電動モータの回転数を増加させる加速制御及び、ブレーキペダルの踏込み量に比例して前記電動モータに回生制動制御により回転数を減少させる回生制御を実行するモータ制御手段を備える一方、前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で作動して、前記駆動車輪もしくは走行車輪に強制的に制動を掛ける機械的ブレーキ手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動モータ式カートにおいて、前記アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサを前記アクセルペダルに関連させて配置し、前記ブレーキペダルの踏込み量を検出する回生制御センサを、前記ブレーキペダルに関連させて配置し、前記アクセルセンサの検出信号及び前記回生制御センサの検出信号を前記モータ制御手段に入力するように構成したものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電動モータ式カートにおいて、前記機械的ブレーキ手段は、前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で、当該ブレーキペダルにより押圧されて回動するレバー手段と、車輪への回転伝動部のブレーキ盤とを機械的伝達手段にて連結したものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の電動モータ式カートにおいて、前記電動モータの回転数を検出する回転センサを備え、該回転センサの検出結果により、前記電動モータの回転数が零であるとき、当該電動モータに直結する電磁ブレーキを作動させ、前記アクセルペダルの踏込み量があると検出したときには、前記電磁ブレーキを解除するように制御するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、通常の自動車の操作のように、アクセルペダルの操作でカートを加速（増速）できる一方、ブレーキペダルの操作で制動を掛けることができる。そして、通常の回生制動では、走行速度（電動モータの回転速度）が遅くなると、制動力が小さくなり、坂道停止や緊急停止のための制動操作として不確実であるところ、本発明では、前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で作動して、前記駆動車輪もしくは走行車輪に強制的に制動を掛ける機械的ブレーキ手段とを備えたものであるので、通常のブレーキペダルの最大制動または緊急制動時の踏込み操作とほぼ同じ操作感覚で、カートを確実且つ迅速に停止させることができるという効果を奏する。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルの踏込み量をそれぞれアクセルセンサと回生制御センサとで正確且つ確実に検出することができ、制御コントローラに検出値を正確に伝達できるという効果を奏する。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、機械的ブレーキ手段が、前記ブレーキペダルの最終踏込み領域で、当該ブレーキペダルにより押圧されて回動するレバー手段と、車輪への回転伝動部のブレーキ盤とを機械的伝達手段にて連結したものであるから、構造が簡単で、ブレーキペダルの最終踏込み領域での踏込み動作をブレーキ盤に伝達することが確実にでき、安全性が向上するという効果を奏する。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、電動モータが完全に停止した状態で、電磁ブレーキによる制動力が保持されるので、従来のような手動による駐車ブレーキのための構成が不要となると共に、カートの停止を保持でき、安全性が向上するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳述する。図１は２人分のゴルフバッグを載せることができるゴルフカートの側面図、図２は同正面図、図３は同斜視図、図４はフロントカウル及びリヤカウル部の平面図、図５は駆動部の平面図、図６はアクセルペダル及びブレーキペダル部分の平面図、図７はブレーキペダル部分の側面図、図８は機械的ブレーキ機構の側面図、図９は制御手段の機能ブロック図である。
【００２０】
図１乃至図４に示すように、２人分のゴルフバッグを後部に載せた２人乗り用のゴルフカートでは、その機体であるメインシャーシ３に左右一対の前輪１及び後輪２を備える。左右一対の前輪１の上側、及び左右一対の後輪２の上側は、それぞれ合成樹脂製またはガラス繊維強化プラスチック製のフロントカウル９、リヤカウル１０によって覆われている。フロントカウル９の後端部及びリヤカウル１０の前端部はメインシャーシ３の前後方向中途部上面に固定されたステップ板２６に対してボルト締結されている。
【００２１】
フロントカウル９の上面側に枠状のフロントピラー１１を、またリヤカウル１０の上面側に左右一対のリヤピラー１２をそれぞれ立設させ、フロントピラー１１及びリヤピラー１２によって合成樹脂製のルーフパネル１３を支えるように構成されている。リヤカウル１０の上面前部に、２人のゴルファーが座る座席１５が設けられている。前輪１を操舵する丸ハンドル１６が取り付けられたステアリングポスト１６ａはフロントカウル９から立設されている。また、ステアリングポスト１６ａの側部下方にはフロントカウル９に、アクセルペダル３６及びブレーキペダル３７が取付けられている。
【００２２】
リヤカウル１０における上面前部に座席１５がヒンジ（図示せず）を介して前方に展開自在に設けられている。座席１５の後側の背面シート５１の左右両側にアームレスト５２が固定されている。
【００２３】
そして、メインシャーシ３には、後に詳述する走行用の電動モータ４と、動力伝達のためのギヤ群を内蔵した駆動ケース５と、前記電動モータ４の電源であるバッテリ６と、電動モータ４の駆動及び制動を制御するための制御コントローラ（制御手段）７と、充電器８とが設けられて、これらはリヤカウル１０にて上方が覆われている。
【００２４】
リヤカウル１０における座席１５より後方には、左右の後輪２を覆うフェンダ部２３と、フェンダ部２３の間で高さの低い２人用バッグ載置部２４とが一体的に形成されている。従って、リヤカウル１０における２人用バッグ載置部２４は、左右両側部を左右のフェンダ部２３によって囲まれ、かつ前方を座席１５を有する部分によって囲まれ、後方と上方に向けて開放するように形成されている。
【００２５】
なお、左右のリヤピラー１２の前面には横長の背面シート５１が図示しないブラケット等を介して連結されている。前記左右のリヤピラー１２の上下中途部を横長ステー（図示せず）にて連結し、その横長ステーから後向きに突出する左右一対のフランジ３０の後端には、２人分（２個）のゴルフバッグ２５の側面（前面）上部を支えるための横長であって左右両側端部が平面視で後向き湾曲形成された支持アーム３１が連結されている（図１参照）。
【００２６】
前記支持アーム３１は、２人用バッグ載置部２４の前側略直上に配置されている。そして、２人用バッグ載置部２４に２人分のゴルフバッグ２５を直立状に載せ、ゴムバンド等の締結具（包括具）の一端を支持アーム３１の一側端のフック部に係止する。ゴムバンドの中途部を２人分（２個）のゴルフバッグ２５の後側面上部に掛け回し、さらにゴムバンドの他端を支持アーム３１の他端のフック部に係止する。これにより、２個のゴルフバッグ２５は、支持アーム３１とゴムバンド等の締結具（包括具）とにより挟み付けて倒れ不能に固定できるように構成されている。
【００２７】
ゴルフボール、ヘッドカバーなどを入れる左右一対の小物入れカゴ６４ａをフェンダ部２３の上面に設ける。また、前記背面シート５１後側の一対のリヤピラー１２間を横長の小物入れカゴ６４ｂによって連結させる。一方、フロントカウル９の上面に小物入れカゴ６４ｃを固定する。
【００２８】
座席１５によって開閉自在に閉鎖できる開口３４がリヤカウル１０の上面に開口している。リヤカウル１０の内側には、バッテリ６（実施形態では、リチウムイオンバッテリを使用する）を挟んで左右に、前記電動モータ４の駆動及び回生制動の制御を実行するためのモータ制御手段としての制御コントローラ７と、バッテリ６への充電を実行するための充電器８とを配置させて、例えばメンテナンス、点検作業を開口３４を介して行えるように構成する。前記充電器８に対向するリヤカウル１０の前面に充電用（１００または２００ボルト用）のコンセント３５が設けられている（図４参照）。
【００２９】
次に、カートの駆動及び制動の構成について説明すると、電動モータ４はブラシレスの三相交流電動モータである。この電動モータ４の一側には電磁ブレーキ２１と電動モータ４の回転軸の回転数及び回転方向を検出するためのエンコーダ等の回転センサ１７とが取り付けられている。駆動ケース５内には、電動モータ４からの入力軸４ａに接続された減速ギヤ群（図示せず）とデフロック（差動制限装置）が配置され、車軸１８を介して後輪２に伝達される。また、駆動ケース５の側面には、後輪２へ機械式制動（ブレーキ）をかけるためのブレーキ盤（ディスクまたはドラム）１９が設けられ、作動レバー２０が備えられている（図５及び図９参照）。
【００３０】
他方、図６及び図７に示すように、フロントカウル９における座席１５と対峙する後板９ａには、アクセルペダル３６及びブレーキペダル３７のそれぞれのアーム３６ａ，３７ａの上端回動用支軸３９が取り付けられる吊支用のブラケット３８が固定されている。そして、各アーム３６ａ，３７ａとブラケット３８との間には捩じりバネ４０を装架してアクセルペダル３６及びブレーキペダル３７の下端側が後板９ａから離れる（離間する）方向に付勢されている。なお、ブラケット３８に設けられた当接位置調節可能なストッパー体４１（図７にのみ示す）にて、アクセルペダル３６及びブレーキペダル３７のそれぞれの踏込み初期位置（後板９ａから最も離れた位置）が調節可能となっている。
【００３１】
また、各ブラケット３８には、直線型エンコーダ等のアクセルセンサ４２、及び回生制御センサ４３が取り付けられており、アクセルセンサ４２はアクセルペダル３６の踏込み量を検出する。そして、回生制御センサ４３では、ブレーキペダル３７の踏込み量を検出する。
【００３２】
ブレーキペダル３７を最大に踏み込んだ時（踏込み区間の最終部分で）、後輪２を機械的に制動できるように構成された機械的ブレーキ手段は、ブレーキペダル３７により押圧されて回動するレバー手段と、後輪２への回転伝動部のブレーキ盤１９と、この両者に連結してレバー手段の作動をブレーキ盤１９に伝達して制動させる機械的伝達手段とを備える。
【００３３】
図７及び図８は、機械的ブレーキ手段の第１実施形態の構成を示す。即ち、フロントカウル９の後板９ａには、操作ボタン４４が突出方向と沈み方向とに進退動可能に装着されており、後板９ａの裏面側には、操作ボタン４４の下端に当接するレバー手段としての操作側レバー４５の中途部がブラケット４６に枢軸４６ａを介して回動可能に枢着されている。操作側レバー４５の他端と、前記ブレーキ盤１９に対する作動レバー２０とが機械的伝達手段の１つである湾曲自在なワイヤ４７にて連結されている。なお、ワイヤ４７の中途部は湾曲自在なアウタ管４７ａにて被嵌されている。そして、操作側レバー４５は図示しないバネにより、操作ボタン４４を常時突出方向（機械的制動解除方向）に、付勢している。
【００３４】
ブレーキペダル３７を最大に踏み込んだ時、その下面に突出している突起部３７ｂにて操作ボタン４４を押圧し（図７の二点鎖線状態参照）、操作側レバー４６を回動させ、ワイヤ４７を引っ張って作動レバー２０を回動させてブレーキ盤１９に制動力を作用させる。操作ボタン４４を押下していない状態では、ワイヤ４７を緩ませて機械的制動は解除される。なお、ワイヤ４７に代えて、操作ロッドを用いても良い。
【００３５】
図９は、本発明の駆動及び制動のための制御手段の機能ブロック図であり、電子的な制御コントローラ７には、電源キースイッチ５１、アクセルセンサ４２、回生制御センサ４３、及び回転センサ１７が接続されてそれぞれの入力（検出）信号が制御コントローラ７に入力される。また、バッテリ６の電力は、制御コントローラ７にて制御される駆動回路（ドライバ）４９を介して電動モータ４に入力される。充電器８は外部電源からコンセント３５を介してバッテリ６に充電する制御を行う。
【００３６】
バッテリ６及び駆動回路（ドライバ）４９は制御コントローラ７に接続されて、電動モータ４を駆動するときの電流（電力）制御と、回生制動時に発生する電流をバッテリ６に戻す制御とを実行する。なお、電動モータ４が停止しているときに、その自由回転を阻止するための電磁ブレーキ２１は制御コントローラ７に接続された駆動回路５０を介して実行される。
【００３７】
本発明の電動モータ４は、バッテリ６から駆動電流が印加されると、本来のモータとしての機能（車輪を回転駆動する）を備えると共に、発電領域では発生した回生電流を制御コントローラ７を介して電源であるバッテリ６に戻し、負荷である後輪２の速度を低減させる回生制動が実現できる。
【００３８】
次にその動作について詳述する。
【００３９】
・制御コントローラ７に接続された電源キースイッチ５４がＯＦＦのときには、電動モータ４は停止しており、電磁ブレーキ２１は図示しないバネ力にて、電動モータ４の回転軸に制動力を加える制動状態が保持され、ひいてはカートの走行停止させるいわゆる駐車ブレーキとして作用する。
【００４０】
・電源キースイッチ５４をＯＮにすると、まず制御コントローラ７が立ち上がり、回転センサ１７の検出値で電動モータ４の停止状態を確認する。そして、アクセルペダル３６の踏込み初めのアクセルセンサ４２の検出値にて、電磁ブレーキ２１に通電され制動が解除される。回転センサ１７の検出値により電動モータ４が回転している間は、電磁ブレーキ２１に通電されて、制動が解除された状態が保持される。
【００４１】
・アクセルペダル３６の踏込み量はアクセルセンサ４２にて検出され、その検出値の大きさに比例して、電動モータ４の回転トルクを増大させ、カートの走行速度を増速させるので、上り坂走行時も軽快に走行できる。
【００４２】
・走行中のアクセルペダル３６を操作しない状態（踏込み量が零の状態）では、電動モータ４はカートの走行慣性エネルギーにより発電機の状態となる。制御コントローラ７は、バッテリ６の電圧と、電動モータ４による発電電圧（回生電圧）との大小を判断して、発電電圧（回生電圧）がバッテリ６の電圧より高い時にバッテリ６に電流を戻す回生制動を行う。例えば、通常の平地等でアクセルペダル３６を操作しない状態では、電動モータ４は後輪２を駆動せず、後輪２から見て電動モータ４は機械的負荷となるので、次第に減速して自然停止できる。また、下り坂等で、電動モータ４が後輪２を駆動しない状態で、走行速度が増大しようとすると、電動モータ４の回転数が上昇し、発電電圧（回生電圧）がバッテリ６の電圧より高くなると、回生制動が行われて走行速度を低下させることができる。
【００４３】
・ブレーキペダル３７の踏込み時は、その踏込み量に比例して回生制御センサ４３の検出値が増大し、その検出値に比例して電動モータ４による発電電圧（回生電圧）を高める回生制動が実行される。なお、その場合の回生電流の一部は、制御コントローラ７に接続された抵抗器で消費され、その残りはバッテリ６に戻される。
【００４４】
・回生制動の制動トルクは、電動モータ４ひいては後輪２の回転速度が大きい時には大きいが、これらの回転数が減少するにつれて低下するのが一般的である。そのため、走行速度が遅い状態でブレーキペダル３７を大きく踏み込んでも、大きな制動力は発生しない。その場合、ブレーキペダル３７を大きく踏み込んで、このブレーキペダル３７の最終踏込み領域で操作ボタン４４を押下し、操作側レバー４５、ワイヤ４７を介して機械的ブレーキ手段であるブレーキ盤１９に機械的な摩擦力による大きく確実な制動力を作用させて後輪２を完全停止させることができる。なお、下り坂走行や外部の物との衝突を避ける等するため、緊急ブレーキを掛けたい時にも、ブレーキペダル３７を大きく踏み込んで、機械的制動力による完全停止が実現できるようにする。
【００４５】
なお、機械的ブレーキ手段（制動機構）は、後輪２に代えて、または後輪２と共に前輪１に設けたブレーキドラムまたはブレーキディスクを機械的摩擦力で制動を掛けるように構成しても良い。また、アクセルセンサ及び回生制御センサは直線的変位を検出する形式の他、アクセルペダル３６及びブレーキペダル３７の回動角度を検出するロータリ型のセンサを利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】２人分のゴルフバッグを載せるゴルフカートの側面図である。
【図２】同正面図である。
【図３】同斜視図である。
【図４】フロントカウル及びリヤカウル部の平面図である。
【図５】駆動部の平面図である。
【図６】アクセルペダル及びブレーキルペダル部分の平面図である。
【図７】ブレーキペダル部分の側面図である。
【図８】機械的ブレーキ機構の側面図である。
【図９】制御手段の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    前輪
２    後輪
３    メインシャーシ
５    駆動ケース
６    バッテリ
７    制御コントローラ
８    充電器
９    フロントカウル
１０  リヤカウル
１７  回転センサ
１９  ブレーキ盤
２０  操作レバー
２１  電磁ブレーキ
３６  アクセルペダル
３７  ブレーキペダル
４２  アクセルセンサ
４３  回生制御センサ
４４  操作ボタン
４５  操作側レバー
４７  ワイヤ
５１  電源キースイッチ
【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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