JP2008528345A - 改良型モーターアセンブリを備えた子供乗用車両 - Google Patents

Abstract

改良されたモーターアセンブリを有する子供向け乗用車両に関する。本車両は、子供による使用に適したサイズとされかつ電池式モーターアセンブリを含む縮小サイズ車両(たいていは実質的に成形プラスチックから形成される)である。本車両は、電磁ノイズを低減するよう構成されたノイズ抑制デバイス、モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されたカットオフデバイス、あるいは両方のデバイスを含んでいてもよい。ある実施形態では、カットオフデバイスは、温度感知カットオフデバイスおよび／または電流感知カットオフデバイスであってもよい。ある実施形態では、本デバイスは車両に設けられたモーターハウジング内に配置される。

Description

本発明は、概して、子供乗用車両に関するものであり、さらに詳しくは、電池式子供乗用車両ならびにそうした車両と共に使用するための電気モーターアセンブリに関するものである。

本願は、2006年1月27日付け提出の、米国特許出願第 号に対して優先権を主張する。本願はまた、2005年2月2日付け提出の、米国仮特許出願第60/649,702号に対して優先権を主張する。これら特許出願の完全な開示は、あらゆる目的のために、この引用によって本明細書に組み込まれる。

子供向けの乗用車両は、子供による使用に適するよう設計された縮小サイズの車両である。たとえば、子供向けの乗用車両は、一人以上の子供を収容するよう構成されたシートと、このシートに着座した子供によって操作されるよう構成されたステアリングおよび駆動アセンブリとを含む。子供向けの乗用車両においてしばしば使用されるあるタイプの駆動アセンブリは電池式モーターアセンブリを含むが、このアセンブリは一つ以上の車輪を回転駆動するよう構成されている。通常、車両は、フットペダル、プッシュボタンあるいはその他のユーザー入力デバイスのようなアクチュエータを含むが、これによって子供は、いつ電力をモーターアセンブリに供給するかを選択することが可能となる。いくつかの駆動アセンブリはさらに、速度セレクターおよび／または方向セレクターのような、その他のユーザー入力デバイスを含むが、これは、車両の移動速度および／または方向を選択するために、車両のシートに着座した子供によって操作される。

子供乗用車両の例証的実例が図１に示されており、しかもそれは概して１０で指し示されている。乗用車両１０は、(子供ドライバーを含む)少なくとも一人の子供を収容するためのサイズおよび形状となったシートアセンブリ１６を備えた搭乗スペース(すなわち乗員コンパートメント)１４を提供する支持フレーム(すなわち本体部)１２を含む。シートアセンブリ１６は本体部１２と一体であっても、あるいはさもなければ本体部１２上に搭載されてもよく、しかもそれは、(シートアセンブリのポジションが乗員コンパートメント内で調整可能である形態およびシートアセンブリが二つ以上のシートあるいは二つ以上の着座領域を備える形態を含む)適当な形態を有することができる。通常、車両１０は、子供のドライバー、あるいは子供のドライバーならびに子供の乗員による使用に適したサイズとされることになる。たとえば、図示する実施形態では、シートアセンブリ１６は一対のシート(すなわち領域)１８および２０を含み、シート１８は子供ドライバーを収容するようなサイズとされかつそのように配置されており、かつシート２０は子供乗員を収容するようなサイズとされかつそのように配置されている。

本体部１２は、通常、成形プラスチックから形成されるが、それは一体的に形成されてもよく、あるいはボルト、クリップあるいは他の適当なファスナーを用いて一つに固定される複数の部品から形成されてもよい。本体部１２は、これに加えて、あるいはこれに代えて、少なくとも一部分が、たとえば金属、木材あるいは複合材のような、その他の適当な素材から形成されてもよい。本体部１２は、その上にシャーシが搭載される基底フレームを含んでいてもよい。そうした実施形態では、フレームはたいてい金属および／または成形プラスチックから形成されるが、シャーシは、通常、成形プラスチックから形成される。

図示するように、本体部１２は、縮小スケールのJeep(登録商標)車両に概して類似した形状とされている。JEEPはDiamler Chrysler Corporationの登録商標であり、JEEPマークおよびデザインは許可を得て使用している。本開示に基づく子供乗用車両は、いかなるタイプの運行体に概して類似した形状とされてもよい。好適な運行体の例としては、乗用車、トラック、建設車両、緊急車両、オフロード車両、モーターサイクル、宇宙船、航空機、船などのような対応するフルサイズ(すなわち大人用サイズ)の運行体に類似した形状とされた縮小スケール(すなわち子供用サイズ)の運行体が挙げられる。だが、車両１０を対応する大人用サイズの相対物を持たない空想上の運行体に類似した形状としてもよく、これも本開示の範疇に含まれる。車両１０は縮小スケールJeep(登録商標)車両の形態を呈しているが、車両１０のコンポーネントおよび／または特徴部は、一つ以上の動力コンポーネントを有する、いかなるタイプの子供向け乗用車両での使用に適するよう設計されてもよいことは明白であろう。

本体部１２はまた、図１あるいは図２に示すように、複数の車輪２２を備え、これらは本体部１２に対して回転可能に連結されている。複数の車輪２２は操縦可能な車輪アセンブリ２４を備え、これは、通常はそれに対するユーザー付与ステアリング入力に少なくとも部分的に応答して、車両のステアリングアセンブリ２６によって操縦されるよう構成された少なくとも一つの操縦可能な車輪を含む。複数の車輪はさらに、被駆動輪アセンブリ２８を備え、これは、車両の駆動アセンブリ３０によって回転駆動されるよう構成された少なくとも一つの被駆動輪を含む。ここで用いているように、「被駆動輪」との用語は、車両の駆動アセンブリからの回転入力に応じて直接回転させられる車輪を意味するが、回転入力は、モーターアセンブリの出力部によって車輪に直接伝達されるか、あるいは、たとえばギアボックス、ベルト、チェーン、ギアアセンブリ、回転軸などの連動装置を介して伝達される。図示する実施形態では、車両１０は四つの車輪２２を含み、前輪３２および３４が操縦可能な車輪アセンブリ２４を形成しており、かつ後輪３６および３８が被駆動輪アセンブリ２８を形成している。車両の車輪の数は、二輪から四輪、六輪あるいはそれ以上まで変更可能であるが、子供乗用車両は、通常、安定性の理由から少なくとも三つの車輪を含む。同様に、各車輪アセンブリは少なくとも一つの車輪を含んでいる必要があり、しかも特定の車輪は、操縦可能な車輪アセンブリおよび被駆動輪アセンブリの両方の全てあるいは一部分を形成してもよい。たとえば、前輪３２および３４あるいは後輪３６および３８のいずれか、あるいはその両方が駆動されかつ操縦可能であることも本開示の範疇に含まれる。同様に、一つの前輪および一つの後輪が駆動され、かつ／または操縦可能であってもよく、あるいは車両は、その本体部によって大部分が隠された、その本体部の真下の一つ以上の被駆動輪または操縦可能な車輪を含むことができる。

車両のステアリングアセンブリ２６の一部を図１および図２に示すが、それはステアリングコラム４０(図２に示す)ならびにステアリング機構４２を含む。ステアリングアセンブリは、ステアリング機構４２(これはシート１８上に着座した子供による操作に適するよう車両１０に配置される)に対するユーザー印加ステアリング入力により、シート１８上に着座した子供が車両の操縦可能な車輪アセンブリ２４を操縦することを可能とする。図示する実施形態では、ステアリング機構４２はステアリングホイール４４の形態をとる。たとえばハンドルバーおよびステアリングレバーのような、その他の適当な構造体を使用することもでき、それは本開示の範疇に含まれる。ステアリングコラム４０は何らかの適当な機械的リンク装置を含み、これは、ステアリング機構からの子供のステアリング入力を車両の操縦可能な車輪アセンブリへと伝達し、これによって車両の舵を取る。

図３には、車輪１０のような子供乗用車両にとって好適な駆動アセンブリ３０の例が概略的に示されている。駆動アセンブリ３０は、被駆動輪アセンブリ２８を回転駆動するよう構成されている。駆動アセンブリはモーターアセンブリ４６を含むが、当該アセンブリは少なくとも一つの電気モーター４８を含み、この電気モーター４８は複数の車輪のうちの少なくとも一つを回転駆動するよう構成されている。モーターアセンブリは出力部５０を含み、これは被駆動輪アセンブリに対して回転入力を与える。通常、一つ以上のモーターのそれぞれからの出力部５０は、回転シャフトおよび／または回転ピニオンあるいは出力ギアを含む。たとえばモーターアセンブリ４６が一つ以上のモーターを含む場合および／または被駆動輪アセンブリ２８が一つ以上の被駆動輪を含む場合には、出力部５０は、一つ以上のシャフト、ピニオンおよび／またはギアを含んでいてもよい。モーターアセンブリ４６はまた、たとえば車両の種類に応じて、車両１０のその他の可動コンポーネントに動力を供給するよう構成できる。たとえばモーターアセンブリは、ブルドーザーに似た乗り物のブレード、スキッドステア(skid-steer)あるいはその他のローダーに似た乗り物のバケット、ダンプトラックに似た乗り物の荷台などを昇降させるために接続できる。

モーターアセンブリ用の電力は適当な電力源から供給できる。適当な電力源の例証的実例はバッテリーアセンブリ６０である。バッテリーアセンブリ６０は少なくとも一つのバッテリー(すなわちセル６２)を含むが、これはモーターアセンブリに対して電力を供給するよう構成されている。適当な形式および個数のバッテリーをバッテリーアセンブリ６０内で使用可能である。必須ではないが、バッテリーは、通常、再充電可能なバッテリーである。たとえば、一つ以上の６ボルト、１２ボルト、１８ボルト、あるいは２４ボルトのバッテリーが有効であることが分かっている。バッテリーアセンブリ６０の例証的実例を図４に示す。図４にはまた、バッテリーアセンブリからの電力をモーターアセンブリに伝えるためのコネクターアセンブリ６４が示されている。ゆえに、モーターアセンブリはバッテリーアセンブリに対して、適当な電気的コネクター、たとえばケーブル、ワイヤ、あるいは陽極および負極すなわちリード線などを用いて作用的に接続されている。図４に大まかに示す例証的バッテリーアセンブリにおいては、コネクターアセンブリはプラグ６６を含み、これは、バッテリーアセンブリに電気的に接続されたソケット６８に嵌まり込む。バッテリーアセンブリ６０は、任意選択で、充電プローブ７２を受けるよう構成された充電ジャック７０を備えていてもよい。プラグおよびプローブはワイヤ(すなわち電気ケーブル)７４につながっているが、このワイヤはバッテリーアセンブリからモーターアセンブリへと電力を運ぶ。車両１０は電力をバッテリーアセンブリからモーターアセンブリへと伝えるためのその他の適当な構造体を備えていてもよいが、これも本開示の範疇に含まれる(図４のバッテリーアセンブリは単に例証的実例を提供するものに過ぎない)。たとえば、バッテリーアセンブリは、このバッテリーアセンブリのハウジングから延在すると共に１本のワイヤによってそれに対して電気的に接続された電気コネクター、たとえばプラグあるいはソケットなどを備えていてもよいが、これも本開示の範疇に含まれる。

図３示す駆動アセンブリ２０はさらに、任意のモーター出力部連動装置１００を含んでいるが、これはモーターアセンブリと被駆動輪アセンブリとを機械的に接続するものである。モーター出力部連動装置１００は、回転入力をモーターアセンブリの出力部から被駆動輪アセンブリに対して伝達する適当な機構である。適当な連動装置１００の例としては、出力部と被駆動輪アセンブリとの間の中間連動装置、たとえば一つ以上のギアを含むギアボックス、ベルトまたはチェーン駆動装置、ウォームギア、一つ以上の独特のギアなどが挙げられる。モーター出力部連動装置は、同じ相対的回転速度で、回転入力をモーターアセンブリから被駆動輪アセンブリへと伝達するよう構成でき、あるいは、それは、モーターアセンブリの出力部の回転速度に対して、より高いかあるいはより低い速度の回転を伝達するように回転入力を機械的に増加させてもよい。駆動アセンブリ３０はモーター出力部連動装置１００を持たない構造とすることもできるが、これも本開示の範疇に含まれる(この場合、モーターアセンブリの出力部５０は、駆動輪アセンブリに対して回転入力を直接伝達する)。

デバイスアセンブリ３０はまた一つ以上のユーザー入力デバイス１０２を含むが、これはシート１８上に着座した子供からの入力を駆動アセンブリへと伝送するよう構成されている。ユーザー入力デバイス１０２はまたユーザー制御デバイスと言うこともできる。これらデバイスはユーザーの入力を、たとえば車両のワイヤリングハーネス８６を経て伝達し、そしてモーターアセンブリの動作(すなわち励磁)を引き起こすこと、電子的コンフィギュレーションのレンジ間で選択をなすこと、モーターアセンブリ出力部の回転方向を選択すること、そこまでモーターアセンブリが作動させられる最大回転速度の相対的度合いを選択することなどによって、モーターアセンブリの動作に影響を与える。好適なデバイス１０２の実例としては駆動アクチュエータ１０４が挙げられ、これを介して、モーターアセンブリへの給電を行うようバッテリーアセンブリに指令を出すユーザー入力を受けることになる。好適な駆動アクチュエータ１０４の例としては、オン／オフスイッチ、フットペダル、スロットルレバー、ハンドルバーを含むステアリング機構の回転ハンドグリップなどが挙げられる。図２では、シート１８上に着座した子供によって操作がなされるように配置されたフットペダル１０６の形態の駆動アクチュエータ１０４の実例が示されている。駆動アクチュエータがフットペダル以外の形態をとる場合、それは、シート１８に着座した子供が、車両を操縦するために配置されている限りはアクチュエータに触れることができるように、乗員コンパートメント１４内のあるいはその近傍の適切な位置に配置できる。たとえば、オン／オフスイッチあるいはスロットルは、本体部に、あるいは図２に１０８で示すようにステアリング機構に配置できる。

図２および図３に概略的に示すように、ユーザー入力デバイス１０２の他の例としては、速度スイッチ１１０(これは、モーターアセンブリの出力部５０の回転の相対的速度をユーザーが選択することを可能とする)および方向スイッチ１１２(これは、出力部５０の回転の相対的方向(すなわち時計回りあるいは反時計回り)をユーザーが選択することを可能とする)が挙げられ、これによって車両は前進方向にあるいは後退方向に移動できる構造となる。スイッチ１１０および１１２は、シート１８に着座した子供が操作できるように、本体部１２あるいはステアリングアセンブリ２６の適当な位置に配置できる。適当な速度スイッチ１１０の例は、相対的「高」および「低」速度形態を確定するために、直列および並列形態の間で一対のバッテリーを選択的に配置するスイッチである。速度スイッチ１１０は、これに加えてあるいはこれに代えて、直列および並列形態の間で一対のモーターを選択的に配列することが可能である。さらなる例を挙げれば、スイッチは入力を、以下で説明するようなコントローラー１１４のようなコントローラーに伝えることができるが、これは、スイッチからの入力に応じて、選択された動作状態のために車両を適合させる。

図３に示すように、駆動アセンブリ３０はコントローラー１１４をさらに備えていてもよいが(ただし必須ではない)、これは、モーターアセンブリから被駆動輪アセンブリへの回転入力の伝達を電気的に制御するよう構成されている。さらに詳しく言うと、コントローラー１１４はマイクロプロセッサーあるいは適当な制御回路を備えるが、これは、バッテリーアセンブリによるモーターアセンブリの作動(すなわち励磁)を制御するよう構成されており、これによって被駆動輪アセンブリに対してモーターアセンブリによって伝達される回転入力が電気的に調節される。コントローラー１１４は、シート１８に着座した子供が対応するユーザー入力デバイスの操作を行った後、回転入力の伝達の印加のタイミングおよび勾配(すなわちレート)の少なくとも一つを調整してもよい。すなわちコントローラーは、所望の(すなわち選択された)回転入力を選択するユーザー入力に少なくともある程度応答して、駆動輪アセンブリに対する回転入力の伝達に係る少なくとも時間および／またはレートを遅らせる。適切なコントローラーの例証的実例は、米国特許第6,771,034号明細書に開示されている(その全開示は、あらゆる目的のために、この引用によって本明細書に組み込まれる)。

図２に示すように、本体部１２はまたバッテリーコンパートメント１２０を含むが、これはバッテリーアセンブリ６０を収容するよう構成されている。このバッテリーコンパートメントは、車両１０の形態、その中にコンパートメントが形成される車体の部分、そしてバッテリーアセンブリ６０のサイズならびに形状などの因子に依存して、さまざまな異なる形状、サイズおよび形態を有することができる。図２には、バッテリーコンパートメント１２０に関する、いくつかの好適な非限定的位置を示している。

図５は、本開示に基づく例証的モーターアセンブリ１９８を詳しく示しており、それは、モーターハウジング２０２内に配置された電気モーター２００を含んでいる。好適な子供向け乗り物の実施形態の例証的実例に関して、モーター２００は高ｒｐｍ(毎分回転数)の、小トルクモーターであってもよく、これはミニアチュアモーターと呼ぶことができる。そうしたモーターに関して、定格運転ｒｐｍは概ね６,０００ないし２５,０００ｒｐｍの範囲にあってもよく、定格運転トルクは９０ないし７００ｍＮ・ｍの範囲にあってもよく、かつ／または定格出力は１馬力未満であってもよい。ここで使用しているように、「定格(rated)」とは、その中でモーターが作動するよう設計された運転パラメーターの範囲すなわち閾値を意味する。そうしたモーターは、通常、「分数下(sub-fractional)」馬力として知られる出力、たとえば概ね０.０２ないし０.５０ｈｐの範囲の出力を提供し、そして、たいていは永久磁石型直流(ＰＭＤＣ)モーターの形をとる。

好適な定格ｒｐｍのさらなる例には、１０,０００ｒｐｍ超、１５,０００ｒｐｍ超、そして２０,０００ｒｐｍ超(かつ任意選択で２５,０００ｒｐｍ未満)が含まれる。定格トルクのさらなる例には、７００ｍＮ・ｍ未満、５００ｍＮ・ｍ未満、３００ｍＮ・ｍ未満、５００〜７００ｍＮ・ｍの範囲、２５０〜７００ｍＮ・ｍの範囲、そして９０〜５００ｍＮ・ｍの範囲のトルクが含まれる。定格出力のさらなる例証的実例には、３／４馬力、１／２馬力、１／４馬力、３／４馬力未満、および１／４〜３／４馬力が含まれる。以下で説明する電磁ノイズ抑制デバイス、電流保護デバイス、および／または熱保護デバイスを含むモーターアセンブリは、たとえば上記の値よりも高い値、それよりも低い値、あるいは上記の値の一部領域を含む値など、上記以外の定格ｒｐｍ、トルクおよび／または出力を有していてもよいが、これも本開示の範疇に含まれる。

モーター２００は出力シャフト２０４を有するが、これは、(たとえば、出力部連動装置１００を介して被駆動輪アセンブリ２８を駆動することによって)車両に機械的に動力を供給するために運転中に回転する。モーター２００の入力部２０６は、複数の電気的接触面２１０(これらは互いに電気的に絶縁されている)を有する回転可能な入力シャフト２０８を含む。この例のように、出力シャフト２０４と入力シャフト２０８とは、通常、モーターハウジング２０２を貫通して延在する長尺なシャフトの一部分である。

各接触面２１０は、モーターハウジング２０２内に配置された対応するコイルすなわち巻き線２１２と電気的につながっている。各巻き線は入力シャフト２０８に対して固定すなわち張り付けられており、これによって入力シャフトおよび巻き線(および対応する接触面)は、モーターハウジング２０２に対して、一緒に回転するようになっている。モーター２００は、巻き線２１２および対応する接触面２１０を、いくつ含んでいてもよい。たとえば、三極モーターは三対の巻き線および接触面を含むであろう。だが、適当な極数を有するモーター、たとえば二極、四極、あるいは五極モーターを使用してもよい。巻き線が給電されている間、この巻き線と電磁的に相互作用するよう、一つ以上の磁石２１４をモーターハウジング２０２内に固定的に配置できる。

ＤＣ電源、たとえばバッテリーアセンブリ６０が、電気接点ブラシ構造体を介して、モーター入力部２０６に対して電気的に接続されるが、この電気接点ブラシ構造体は、入力シャフト２０８が回転するとき、ＤＣ電源を接触面２１０に対して電気的に接続する。ＤＣ電源の印加により選択的に巻き線が励磁させられる。誘導磁界および永久磁石が今度は、入力シャフト、巻き線および出力シャフトの回転を引き起こす電動トルクを発生させる。

多くの場合、モーター２００への電気的入力あるいはモーター２００からの電気的出力を調整することが望ましいであろう。たとえば、ＤＣモーター導入に関しては、接触ブラシ構造体はノイズあるいはその他望ましくない高い周波数信号成分を生じることがある。入力シャフト(たとえばシャフト２０８)の回転は、シャフト接触面(たとえば面２１０)が隣接する電気ブラシ間で動くとき、生成電界中で一時的な遮断を引き起こす。この遮断はアーキングを引き起こすことがあり、それがモーターを直ちに損傷させることがある。これに加えてあるいはこれに代えて、上記遮断およびアーキングによってモーターアセンブリは、電磁エネルギー、たとえばＲＦノイズあるいはその他の電磁的干渉(ＥＭＩ)を発生させることがある。

したがって、図５および図６に示すように、モーターアセンブリ１９８は、このモーターアセンブリによって発生する電磁ノイズを低減するよう構成されたフィルターあるいは他のノイズ抑制(すなわち吸着)デバイス２２０を含んでいても、あるいはそれとつながっていてもよいが、これも本開示の範疇に含まれる。デバイス２２０はまた、電気ノイズ抑制デバイスとも呼ぶことができる。図示する例では、ノイズ抑制デバイス２２０は、接触面２１０に極めて接近して存在するようモーターハウジング２０２内に配置され、かつ／または位置決めされている。他の実施形態では、ノイズ抑制デバイス２２０は、モーターハウジング２０２の外面上に、あるいは外部ではあるがモーターハウジング近傍に配置できる。接触面２１０に極めて接近しているので、図５および図６に示す抑制デバイスは、ノイズ制御を改善し、しかも外部マウントあるいは巻き線を必要としない。当該デバイスをモーターハウジング内に配置したことによって、ノイズ抑制器が損傷を受けるリスクを低減でき、しかも当該デバイスはモーターに近接しているので、介在する電気的接続に起因するノイズ増大のリスクを低減あるいは排除できる。

本実施例では、ノイズ抑制デバイス２２０は電気フィルターとして具現化されているが、これは高い周波数成分を取り除き、これによってノイズの少ないＤＣ信号が巻き線２１２に供給され、そしてバッテリーアセンブリ６０に戻される。さらに詳しく言うと、ノイズ抑制デバイス２２０は、電気的フィルタリングを実現するために、一つ以上のコンデンサ２２２および／または一つ以上のインダクタを含んでいてもよい。図６に示すように、コンデンサおよび／またはインダクタは任意のインサート２２６上に設けることができるが、これは、モーターアセンブリの製造およびモーターハウジング内での適切な電気的接続の達成を容易なものとするよう構成できる。システム要求および／またはデザイン選択に応じて、フィルタリングを実現するための、いかなる適当なコンデンサおよび／またはインダクタ、あるいはその他の電気的コンポーネント(たとえば、抵抗、ダイオードなど)を利用することもできる。やはり、図示するように、インサート２２６は、ＤＣ電源用のリード線２２８、および電気的接触面２１０との接触のために使用される電気ブラシ(たとえばブラシ２３０)を含むよう構成できる。通常、図示する例のとおり、電気ブラシは弾性アームによって支持されており、このアームはブラシを接触面２１０と接触状態とさせるよう内向きに付勢されている。図６には、接触ブラシを支持する弾性アームが互いに最大限に押しやられた状態で、モーターハウジング内に組み込まれる前のインサート２２６を示している(アームは組み立て／組み込み中は離間しており、この結果、内側を向く面は接触面２１０を取り囲む)。インサート２２６は、それをモーターハウジング２０２の開放端部内に挿入することで設置でき、そして(図５に２３２で示すような)キャップを、モーターハウジングを閉塞するためにかつ／または適所でインサート２２６を保持するために、適所に取り付けることができる。上記のとおり、インサート２２６は全ての実施形態にとって必要ではなく、一つ以上のノイズ抑制デバイス２２０は別の手法で適切にハウジング２０２内にてあるいはその外部でモーターアセンブリに対して接続できるが、これも本開示の範疇に含まれる。

図７および図８を参照して、モーターアセンブリに関連して具現化可能なカットオフデバイス２４０について説明する。図７には図５に示すものと同一のモーターアセンブリを示すが、ノイズ抑制デバイス２２０の代わりにカットオフデバイス２４０を含む任意選択のモーターハウジングインサートを備える。カットオフデバイス２４０は、特定の温度閾値を超える温度を検出したとき、特定の電流閾値を超える電流を検出したとき、他の有害な状況を検出したとき、あるいはこれらの組み合わせを検出したとき、モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成できる。カットオフデバイス２４０は、サーキットブレーカーあるいはバッテリーアセンブリ６０の一部であるヒューズの代わりに、あるいはこれと共に使用できる。ヒューズおよび／またはサーキットブレーカーを備えたバッテリーを有する子供乗用車両は、米国特許第6,509,719号明細書に開示されているが、その全開示は、あらゆる目的のために、この引用によって本明細書に組み込まれる。

子供乗用車両を運転中にモーター２００は発熱するが、これは、ある状況のもとでは、所定の閾値を超えることがある。モーターの機能不全、車両の動作あるいは車輪の障害、機械的欠陥その他はまさに、モーター２００あるいは車両の他の部分の過熱に至る可能性がある、いくつかの問題点である。過剰な熱は、過度の温度あるいは電流にさらされたとき焦げ付くかあるいは煙を出すであろう、たとえば巻き線のようなモーターコンポーネントへのダメージを含む、さまざまな問題を生じることがある。これに加えてあるいはこれに代えて、こうした状況によって、車両の他の部分、たとえば溶けたりあるいは変形したりするであろうファンブレードあるいはファンハウジングのような周囲のプラスチックコンポーネントにダメージが生じることがある。

したがって、(感熱カットオフデバイス２４２として具現化されたような)カットオフデバイス２４０がモーターアセンブリ１９８内に配置されており、過熱時に、モーターへの電力供給を停止するようになっている。すなわち、感熱カットオフデバイスは、閾値温度を超える温度が検出されたとき、モーターアセンブリの動作を制限するよう構成されている。この閾値温度は、それ以下であれば、モーターアセンブリおよび／または車両の隣接コンポーネントへのダメージが抑止される温度となるよう予め決定されかつ選択される。特定のモーターアセンブリにおいて採用される特定の閾値温度は、モーターおよび／またはそのハウジングの構造、モーターアセンブリに隣接する車両のコンポーネントの構造、一つ以上のモーターの定格運転パラメーター(ｒｐｍ、トルク、馬力その他)、ユーザーの選択などの因子に依存して変化し得る。たとえば、あるモーター２００では、プラスチックコンポーネントに２４０℃を超える温度で有害な影響が出始めるであろう。こうしたモーターは感熱カットオフデバイス２４２を備えることができるが、このデバイスは、内部温度が閾値温度(その例証的な(非限定的)実例としては２２０℃、２１０℃、および１８０℃が挙げられる)よりも高くなったとき、モーターへの電力供給を停止し、あるいはさもなければ制限し、あるいは遮断する。さらなる例として、あるモーター２００では、巻き線２１２には１８０℃以上の温度で有害な影響が出始めるであろう。そうしたモーターは感熱カットオフデバイス２４２を含むことができるが、このデバイスは、内部温度が閾値温度(その例証的な(非限定的)実例としては１７０℃、１６０℃、および１５０℃が挙げられる)よりも高くなったときモーターへの電力供給を停止する。

同様に、モーターアセンブリ１９８を保護するために、カットオフデバイス２４０は、これに加えてあるいはこれに代えて、電流感知カットオフデバイス２４３によって具現化できる。定格運転電流を超える電流でのモーター２００の動作は、瞬間的にであってもあるいは長時間にわたるものであっても、モーター２００のコンポーネント、たとえば巻き線２１２に対してダメージを引き起こすことがあり、あるいはそれは過熱を生じさせることがあり、これは、過熱、および感熱カットオフデバイス２４２に関連して先に説明したのと同様の問題をモーターに引き起こすことがある。バッテリーアセンブリ６０と共に、本開示による子供用乗り物において使用するのに適した高ｒｐｍ、小トルク電気モーターは、通常、概ね１０アンペアの電流で作動する。したがって、電流感知カットオフデバイス２４３は、瞬間的であってもあるいは所定の時間にわたって維持される場合でも、予め選定された閾値電流(その例証的な(非限定的)実例としては７、９、１２または１５アンペアが挙げられる)を上回る電流を検出したとき、モーターアセンブリ１９８の動作を制限するよう構成できる。この時間は、カットオフデバイスを流れるピーク電流によって変化し得る(ただし、これは必須ではない)。その後にカットオフデバイスがモーターの動作を制限するよう構成可能な、例証的で非限定的な時間の実例としては、１分未満、１〜５分、２〜１０分、１０〜２０分、１５〜３０分、少なくとも１分、少なくとも３分、少なくとも１５分、少なくとも３０分、その他が挙げられる。

電子デバイスの温度は電気抵抗加熱によって影響を受けることがあるので、カットオフデバイス２４０は温度および電流の両方を感知するよう設計可能であり、そしてこれによって電流感知カットオフデバイスおよび温度感知カットオフデバイスの両方となるよう構成されてもよい。このタイプの結合型カットオフデバイス２４４は、上記閾値温度を検出した際および／または閾値電流／時間の組み合わせを検出した際に、モーターアセンブリ１９８の動作を制限できる。

温度上昇および／または作動電流の増大を生じかつ／または温度上昇および／または作動電流の増大によって損傷する可能性があるコンポーネント(たとえばモーターコンポーネント)に極めて接近してカットオフスイッチを配置したことにより、過熱の潜在性を一層容易に検出可能であり、深刻なダメージまたはリスクが生じる前に作用できる。これに代えて、温度感知デバイスを都合のよい位置に配置し、そしてカットオフデバイスによって検出された閾値温度を危機に瀕したコンポーネントに関する温度と相関させることができる。図示する例では、熱スイッチ２４８によって具現化された組み合わせ型カットオフデバイス２４４は任意選択のインサート２５０の上で支持されているが、このインサート２５０はモーターハウジング２０２内で適切に配置できる。インサート２２６(図５および図６)と同様、インサート２５０はＤＣ電源リード線２２８およびモーター巻き線に電力を供給するための内側に付勢された電気ブラシ２３０を含んでいてもよい。モーターハウジング２０２内での加熱とデバイス内の電気抵抗作用とが組み合わされた結果、熱スイッチ２４８は閾値温度に達したときに開き、ＤＣ電力源とモーター２００との間の電気的接続を断つ。スイッチ２４８は、リセット可能な構造を含む、いかなる適切な構造を有していてもよいが、これによってモーターアセンブリは、スイッチがその開(すなわち変位)状態からリセットされた後、再び使用できる。リセット可能な熱スイッチは、手動で(たとえばユーザーがスイッチをリセットするためにユーザー入力部を押圧することによって)、あるいは自動で(たとえば熱スイッチが、その温度が所定の閾値以下に戻ったとき自動的に閉じることによって)リセットされるよう構成できる。自動でリセット可能な熱スイッチの例証的な非限定的実例(これは過度の温度と同様に過度の電流に敏感である)はバイメタルヒューズ２５２である。リセット可能ではないスイッチ(すなわちフューズ)はユーザーによって取り外され交換されるよう設計でき、これによってモーターアセンブリは、使用済みヒューズあるいはその他のリセット可能でないスイッチの交換によって再利用可能となる。温度の増大よりもむしろ電流の増大に対して敏感なデバイス(あるいは組み合わせ型デバイス)を、熱感知デバイスの代わりにあるいはそれに加えて使用可能である。

必須ではないが、モーターアセンブリ内に配置されたノイズ抑制デバイスおよびカットオフデバイスの両方を含むことも本開示の範疇に含まれる。そうした実施形態においては、インサート２２６および２５０のようなインサートは、ＤＣ電源リード線から、ノイズ抑制デバイスおよびカットオフデバイスを介した、回転する接触面２１０との接触をなすために使用されるブラシセットへの電気的接続を確立するようになされた適当な準備と共に採用できる。さらなる変形例として、ノイズ抑制デバイスおよびカットオフデバイスの両方は単一のインサートに組み込むことができ、かつ／またはさもなければ適当な様式でモーターアセンブリと一体化することができる。

図９にはモーターアセンブリ１９８を概略的に示す。モーター２００はモーターハウジング２０２内に配置された状態で示されている。モーターアセンブリは、ノイズ抑制デバイス２２０、カットオフデバイス２４０、あるいは両方のデバイスを含むことができるが、これはモーターハウジング２０２内に、あるいはモーターハウジングの外面に、あるいはモーターハウジング近傍に配置できる。モーターアセンブリ１９８がノイズ抑制デバイス２２０およびカットオフデバイス２４０の両方を含む場合、両デバイスは、ノイズ抑制インサート２２６およびカットオフデバイスインサート２５０のいずれかと類似の結合デバイス２６０として一緒に設けることができる。この結合デバイスは図９に示す位置のいずれに配置されてもよい。ノイズ抑制デバイス２２０およびカットオフデバイス２４０が別個に設けられる場合、それぞれは他のデバイスの位置に関係なく上記位置のいずれに配置できる。特に、ノイズ抑制デバイス２２０はモーターハウジング２０２内に配置でき、一方、一つ以上のカットオフデバイス２４０はモーターハウジング２０２の外部あるいはその近傍のいずれかに配置できる。モーターハウジング内に配置される場合、ノイズ抑制デバイス２２０はノイズ抑制インサート２２６によって具現化でき、そしてカットオフデバイス２４０はカットオフデバイスインサート２５０によって具現化できる。

本開示は、電池式モーターアセンブリを備えた子供向け乗用車両に適用できる。

本明細書の開示は独立した有用性を備えた多様な別個の発明を包含すると考えられる。これらの発明のそれぞれは、その好ましい形態で開示されているが、本明細書で開示しかつ図示したようなその特定の実施形態を限定的に解釈すべきではない。なぜならば、さまざまな変更が可能だからである。本開示の対象事項は、本明細書に開示されたさまざまな要素、特徴、機能および／または特性のあらゆる新規なかつ非自明な組み合わせおよび副次的組み合わせを含む。同様に、請求項に「一つの」あるいは「第１の」要素あるいはそれと同等の語句が記載されている場合、そうした請求項は、一つ以上のそうした要素が組み込まれることを含むと理解すべきである(二つ以上のそうした要素を必須とするものでも、それを除外するものでもない)。

請求項の記載は特に、開示された発明の一つを対象とすると共に新規かつ非自明である、ある組み合わせおよび副次的組み合わせを指し示すものである。特徴、機能、要素および／または特性のその他の組み合わせおよび副次的組み合わせに関して具現化された発明は、現在の請求項の補正によって、あるいは本願または関連出願において新規な請求項を提示することによって権利主張が可能である。そうした補正されたすなわち新請求項はまた、それが異なる発明を対象としていても、あるいは同じ発明を対象としていても、請求範囲が当初の請求項とは異なっていても、拡張されていても、限縮されていても、あるいは同等のものであっても、本開示に係る本発明の対象事項の範疇に含まれると見なされる。

子供乗用車両の例証的実例の斜視図である。 図１の子供乗用車両の平面図である。 図１の車両のような子供乗用車両に好適な駆動アセンブリの概略ブロック図である。 例証的電池アセンブリの斜視図であり、車両のワイヤリングハーネスおよび充電器の一部が破断状態で示されている。 代表的モーターアセンブリの斜視図であり、これは、モーターハウジング内に配置されたノイズ抑制デバイスを含む子供乗用車両に関して採用可能なものである。 インサートの平面図であり、この上には図５のノイズ抑制デバイスを配置できる。 他の代表的モーターアセンブリの斜視図であり、これは、モーターハウジング内に配置されたカットオフデバイスを含む子供乗用車両に関して採用可能なものである。 インサートの平面図であり、この上には図７のカットオフデバイスを配置できる。 好適なモーターアセンブリの概略図であり、本開示の範疇に含まれるノイズ抑制デバイスおよび／またはカットオフデバイスに関するいくつかの任意選択的位置を示している。

符号の説明

１０ 子供乗用車両
１２ 支持フレーム
１４ 搭乗スペース
１６ シートアセンブリ
１８,２０ シート
２２ 車輪
２４ 操縦可能な車輪アセンブリ
２６ ステアリングアセンブリ
２８ 被駆動輪アセンブリ
３０ 駆動アセンブリ
３２,３４ 前輪
３６,３８ 後輪
４０ ステアリングコラム
４２ ステアリング機構
４４ ステアリングホイール
４６ モーターアセンブリ
４８ 電気モーター
５０ 出力部
６０ バッテリーアセンブリ
６２ セル
６４ コネクターアセンブリ
６６ プラグ
６８ ソケット
７０ 充電ジャック
７２ 充電プローブ
７４ ワイヤ
８６ ワイヤリングハーネス
１００ モーター出力部連動装置
１０２ ユーザー入力デバイス
１０４ 駆動アクチュエータ
１０６ フットペダル
１１０ 速度スイッチ
１１２ 方向スイッチ
１１４ コントローラー
１２０ バッテリーコンパートメント
１９８ モーターアセンブリ
２００ 電気モーター
２０２ モーターハウジング
２０４ 出力シャフト
２０６ 入力部
２０８ 入力シャフト
２１０ 電気的接触面
２１２ 巻き線
２１４ 磁石
２２０ ノイズ抑制デバイス
２２２ コンデンサ
２２６ インサート
２２８ リード線
２３０ ブラシ
２３２ キャップ
２４０ カットオフデバイス
２４２ 感熱カットオフデバイス
２４３ 電流感知カットオフデバイス
２４４ 結合型カットオフデバイス
２４８ 熱スイッチ
２５０ インサート
２５２ バイメタルヒューズ
２６０ 結合デバイス

Claims (31)

1. 子供乗用車両であって、
   子供用の少なくとも一つのシートを有する本体部と、
   電池式モーターアセンブリであって、
   モーターハウジングと、
   前記モーターハウジング内に配置された電気モーターと、
   電磁ノイズを低減するよう構成された少なくとも一つのノイズ抑制デバイスと、を備えた電池式モーターアセンブリと、
   前記電池式モーターアセンブリを動作させるよう構成された少なくとも一つのユーザー入力デバイスと、
   前記少なくとも一つのシートに着座した子供からのステアリング入力を受けるよう構成されたステアリング機構を含むステアリングアセンブリと、
   前記本体部に対して回転可能に連結された複数の車輪であって、前記電池式モーターアセンブリによって回転駆動されるよう構成された少なくとも一つの被駆動輪と、前記ステアリングアセンブリからのステアリング入力を受けるよう構成された少なくとも一つの操縦可能な車輪と、を含む複数の車輪と、
   前記電池式モーターアセンブリに電力を供給するよう構成された電池アセンブリと、
   を具備してなることを特徴とする子供乗用車両。
2. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは、電磁干渉を低減するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
3. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは、ＲＦノイズを低減するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
4. 前記モーターは、永久磁石型直流モーターであることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
5. 前記モーターは、１馬力未満の定格出力と、６０００ｒｐｍよりも高い定格ｒｐｍ(毎分回転数)と、７００ｍＮ・ｍ未満の定格トルクと、を有することを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
6. 前記モーターは、１馬力未満の定格出力と、１５,０００ｒｐｍよりも高い定格ｒｐｍ(毎分回転数)と、５００ｍＮ・ｍ未満の定格トルクと、を有することを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
7. 前記モーターは、６０００〜２５,０００ｒｐｍの範囲の定格ｒｐｍ(毎分回転数)を有することを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
8. 前記モーターは、９０〜７００ｍＮ・ｍの定格トルクを有することを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
9. 前記モーターは、３／４馬力未満の定格出力を有することを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
10. 前記モーターアセンブリはさらに、このモーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成された少なくとも一つのカットオフデバイスを含むことを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
11. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって閾値温度と少なくとも同じ温度が検出されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の子供乗用車両。
12. 前記少なくとも一つのカットオフデバイスは、リセット可能な熱スイッチを含むことを特徴とする請求項１１に記載の子供乗用車両。
13. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって閾値電流と少なくとも同じ電流が検出されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の子供乗用車両。
14. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって検出される、閾値電流と少なくとも同じ電流が所定時間にわたって維持されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の子供乗用車両。
15. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは少なくとも一つのコンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
16. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは少なくとも一つのインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
17. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは少なくとも一つのコンデンサおよび少なくとも一つのインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
18. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは、前記モーターハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
19. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは、前記モーターハウジングの外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
20. 前記少なくとも一つのノイズ抑制デバイスは、前記モーターハウジングの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の子供乗用車両。
21. 子供乗用車両であって、
    子供用の少なくとも一つのシートを有する本体部と、
    電池式モーターアセンブリであって、
    モーターハウジングと、
    前記モーターハウジング内に配置された電気モーターと、
    閾値温度と少なくとも同じ温度および閾値電流と少なくとも同じ電流の少なくとも一方に応答して、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成された少なくとも一つのカットオフデバイスと、を備えた電池式モーターアセンブリと、
    前記電池式モーターアセンブリを動作させるよう構成された少なくとも一つのユーザー入力デバイスと、
    前記少なくとも一つのシートに着座した子供からのステアリング入力を受けるよう構成されたステアリング機構を含むステアリングアセンブリと、
    前記本体部に対して回転可能に連結された複数の車輪であって、前記電池式モーターアセンブリによって回転駆動されるよう構成された少なくとも一つの被駆動輪と、前記ステアリングアセンブリからのステアリング入力を受けるよう構成された少なくとも一つの操縦可能な車輪と、を含む複数の車輪と、
    前記電池式モーターアセンブリに電力を供給するよう構成された電池アセンブリと、
    を具備してなることを特徴とする子供乗用車両。
22. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって閾値温度と少なくとも同じ温度が検出されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。
23. 前記少なくとも一つのカットオフデバイスは、リセット可能な熱スイッチを含むことを特徴とする請求項２２に記載の子供乗用車両。
24. 前記熱スイッチは、閾値温度を超えない温度を検出したとき、自動的にリセット状態となるよう構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の子供乗用車両。
25. 前記熱スイッチは、手動でリセットされるよう構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の子供乗用車両。
26. 前記熱スイッチはバイメタルヒューズを含むことを特徴とする請求項２３に記載の子供乗用車両。
27. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって閾値電流と少なくとも同じ電流が検出されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。
28. 前記カットオフデバイスは、前記少なくとも一つのカットオフデバイスによって検出される、閾値電流と少なくとも同じ電流が所定時間にわたって維持されたとき、前記モーターアセンブリの動作を選択的に制限するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。
29. 前記少なくとも一つのカットオフデバイスは、前記モーターハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。
30. 前記少なくとも一つのカットオフデバイスは、前記モーターハウジングの外部に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。
31. 前記少なくとも一つのカットオフデバイスは、前記モーターハウジングの近傍に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の子供乗用車両。

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