JP2017013675A - ブレーキシステム、及び、電動アシストカー - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ解除のための電力を最小限に抑え、かつ、電源喪失時に確実に車両を停止できるようにする。【解決手段】ブレーキシステム２８は、車輪の回転がロックされたロック状態と、ロック解除状態とをとることができるブレーキ機構と、ロック状態とロック解除状態を切り替えるモータ５０と、モータ５０に電力を供給する主電源１４と、モータ５０に電力を供給可能な予備電源２６と、起動時に主電源１４から供給された電力によりモータを駆動してブレーキ機構をロック解除状態に切り替えるとともに、主電源１４からの電力供給が喪失された場合に、予備電源２６から供給された電力により、ブレーキ機構をロック状態に切り替えるようにモータ５０を駆動させるブレーキ制御部２２Ａと、ブレーキ機構のロック状態と、ロック解除状態とを手動で切り替え可能なブレーキハンドルと、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、ブレーキシステム及びこのブレーキシステムを備えた電動アシストカーに関する。

従来から、長時間の自立歩行を安全に継続できない高齢者や身体的なハンディキャップを持つ人などの自立歩行を支援することを図ったアシストカーが開発されている。このようなアシスト車両は利用者が歩行する際の支えとなるとともに、電動モータを搭載しており電動モータにより坂道などで利用者の負荷を軽減するように車輪にアシスト力を付加する。

このような車両では、例えば、主電源からの電力供給が無くなった場合などの異常が発生した際には安全のため車両を停止させる必要がある。車両停止機能を備えたアシスト車両として、特許文献１には、電動モータを回転させるためにコントローラから出力される電気信号によって作動する電磁アクチュエータを備え、この電磁アクチュエータが作動することにより駆動輪の回転の規制を解除するように構成された電動アシスト台車が開示されている。また、特許文献２には、所定の電流が流れている場合には非制動状態となり、所定の電流が流れていない場合には制動状態となるブレーキソレノイドを備えた電動アシスト台車が開示されている。

特許第５６０４３２７号 特許第５７１２１０３号

しかしながら、特許文献１、２に記載されたアシスト台車では、起動時の間、常時、電磁アクチュエータ又はブレーキソレノイドに電流を流さなければならず、電力消費量が大きくなってしまい、大容量のバッテリが必要となる。また、特許文献１、２に記載されたアシスト台車では、電源喪失時には制動状態となってしまい、アシスト車両を移動することが困難である。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、ブレーキ解除のための電力を最小限に抑え、かつ、電源喪失時に確実に車両を停止できるようにすることを目的とする。さらに、本発明は、電源喪失時に一度制動状態となってもブレーキを解除することができるようにすることを目的とする。

本発明のブレーキシステムは、電動アシストカーのブレーキシステムであって、電動アシストカーの車輪の回転を制動する制動状態と、車輪の制動が解除された制動解除状態とをとることができる機械式ブレーキ機構と、電力により駆動され、機械式ブレーキ機構の制動状態と制動解除状態とを切り替えるアクチュエータと、アクチュエータに電力を供給する主電源と、アクチュエータに電力を供給可能な予備電源と、起動時に主電源から供給された電力によりアクチュエータを駆動して機械式ブレーキ機構を制動解除状態に切り替えるとともに、主電源からの電力供給が喪失された場合に、予備電源から供給された電力により、機械式ブレーキ機構を制動状態に切り替えるようにアクチュエータを駆動させるブレーキ制御部と、機械式ブレーキ機構の制動状態と、制動解除状態とを手動で切り替え可能な手動操作部と、を備える、ことを特徴とする。

このような構成の本発明によれば、起動時に主電源から供給された電力によりアクチュエータを駆動して機械式ブレーキ機構を制動解除状態に切り替えるため、使用中に制動解除状態を維持するための電力が不要となり、制動解除のための電力を最小限に抑えることができる。また、上記構成の本発明によれば、アクチュエータに電力を供給可能な予備電源を備え、ブレーキ制御部は、主電源からの電力供給が喪失された場合には、予備電源から供給された電力により、機械式ブレーキ機構を制動状態に切り替えるようにアクチュエータを駆動させるため、電源喪失時であっても、確実に電動アシストカーを停止できる。さらに、上記構成の本発明によれば、機械式ブレーキ機構の制動状態と、制動解除状態とを手動で切り替え可能な手動操作部を備えるため、電源喪失時に機械式ブレーキ機構が制動状態となっても、手動操作部により機械式ブレーキ機構を制動解除状態に切り替えることができる。

本発明において、好ましくは、アクチュエータは、ウォームギアと、トルクリミッタとを介して、機械式ブレーキ機構を駆動する。

このような構成の本発明によれば、アクチュエータと機械式ブレーキ機構の間にトルクリミッタが介在しているため、手動操作部により機械式ブレーキ機構が急激に制動解除状態に切り替えられたとしても、機械式ブレーキ機構を駆動するアクチュエータに過負荷がかかることを防止し、アクチュエータの破損を防止できる。

本発明において、好ましくは、ブレーキ制御部は、電動アシストカーが起動されると、ブレーキシステムが正常に作動するかどうかを診断する診断制御を行う。

このような構成の本発明によれば、電動アシストカーの起動時に診断制御を行うため、ブレーキシステムに故障が生じ、電源喪失時にブレーキ機構を制動状態に切り替えることができないような事態を防ぐことができる。

本発明の電動アシストカーは、上記のブレーキシステムを備える。

本発明によれば、ブレーキ解除のために電力を必要とせず、かつ、電源喪失時であっても手動で用意にブレーキを解除することができるアシスト車両のブレーキシステムが提供される。

本発明の一実施形態による電動アシストカーを示す斜視図である。 図１に示す電動アシストカーの電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック解除状態）を示す斜視図である。 図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック解除状態）を示す側面図である。 図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック状態）を示す側面図である。 図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステムのモータユニット内の構成を示す斜視図である。 図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステムのモータユニット内の構成及び電気的構成を示す図であり、モータユニット内の構成は上方から見た状態を示している。 本発明の一実施形態による電動アシストカーの軌道時の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による電動アシストカーにおける主電源からの電源供給が停止された場合の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による電動アシストカーにおける停止時の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の電動アシストカーの一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電動アシストカーを示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態の電動アシストカー１は、高齢者や歩行困難者等の利用者の歩行を補助するためのものである。具体的には、利用者は歩行時に電動アシストカー１のハンドルを把持する。これにより利用者は電動アシストカー１を歩行のサポートとして利用することができる。

電動アシストカー１は、利用者の両手によって把持される棒状の左右のハンドル２と、このハンドル２が上端側部に接続され、電源スイッチ４Ａ（図２）等の入力装置及び表示装置を備えたコントローラ４と、下方に延びるハンドル接続部６と、このハンドル接続部６の下端が接続された本体フレーム８と、本体フレーム８の下部の前方両側部に取り付けられた２つの前輪１０と、本体フレーム８の下部の後方両側部に取り付けられた２つの後輪１２と、を有する。また、電動アシストカー１のハンドル接続部６の後方には主電源（バッテリ）１４が取り付けられており、本体フレーム８の上部には荷物かご１６が設けられている。また、本体フレーム８の右側後方には後述する機械式ブレーキシステムのブレーキハンドル１８が突出している。

ハンドル２は、地面に対して水平で、且つ電動アシストカー１の車幅方向に水平に延びる。ハンドル２内にはハンドルセンサ（不図示）が組み込まれており、ハンドルセンサは左右のハンドル２の各々に利用者が加える力を検出することができる。

また、本体フレーム８は、その内部に、後輪１２を駆動する車輪駆動モータ２０（図２）と、後輪１２を機械的にロックする機械式ブレーキシステムと、車輪駆動モータ２０等を制御する制御回路２２（図２）などが設けられている。また、本体フレーム８内には、電動アシストカー１の前後方向及び左右方向の傾きを検出する傾斜センサ（不図示）と、後輪１２の回転角を検出する車輪回転角センサ（不図示）とが組み込まれている。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態による電動アシストカー１の駆動システムの構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による電動アシストカー１の電気的構成を示すブロック図である。

図２に示すように、電動アシストカー１は、制御回路２２を備え、制御回路２２には、電源スイッチ４Ａと、上述したハンドルセンサ、傾斜センサ、及び車輪回転角センサ等のセンサ２４と、車輪駆動モータ２０と、主電源１４とが接続されている。

制御回路２２は、例えばＣＰＵを含む電子回路により構成され、モータ制御部２２Ａと、ブレーキ制御部２２Ｂとが構成されている。また、制御回路２２には、例えばコンデンサ等からなる予備電源２６が、ブレーキ制御部２２Ｂを介してモータユニット３０のモータ５０に電力を供給可能に設けられている。

主電源１４は、例えば、充電式のバッテリからなり、モータ制御部２２Ａを介して左右の車輪駆動モータ２０に電力供給可能であるとともに、ブレーキ制御部２２Ｂを介してモータ５０に電力供給可能である。主電源１４と制御回路２２との間には主電源スイッチ１４Ａが設けられており、主電源スイッチ１４Ａは、主電源１４から制御回路２２へ電力が供給された状態（オン状態）と、主電源１４から制御回路２２への電力供給が遮断された状態（オフ状態）とを切り替え可能である。

電源スイッチ４Ａは、制御回路２２のオン／オフを切り替えるためのスイッチである。
車輪駆動モータ２０は、一対の後輪１２それぞれに対して独立して設けられており、各後輪１２の回転を別個に制御可能である。

制御回路２２に形成されたモータ制御部２２Ａは、ハンドルセンサ、傾斜センサ、及び車輪回転角センサ等のセンサ２４からの入力に基づき、左右の後輪１２を駆動する一対の車輪駆動モータ２０の回転駆動をそれぞれ制御する。

本実施形態では、制御回路２２に形成されたモータ制御部２２Ａ、車輪駆動モータ２０、及びセンサ２４により電動アシストカーの車輪を駆動する駆動システムが形成されている。

なお、詳細は後述するが、制御回路２２に形成されたブレーキ制御部２２Ｂは、機械式ブレーキシステム２８（図３）のモータユニット３０に接続されており、モータユニット３０のモータ５０（図６）を制御するとともに、機械式ブレーキシステム２８のマイクロスイッチ６２Ａ，６２Ｂ（図７）からの信号を受信する。

次に、図３〜図７を参照して、本発明の一実施形態による電動アシストカーの機械式ブレーキシステムの構成について説明する。図３は図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック解除状態）を示す斜視図である。図４は、図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック解除状態）を示す側面図である。図５は図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステム（ロック状態）を示す側面図である。図６は図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステムのモータユニット内の構成を示す斜視図である。図７は、図１に示す電動アシストカーの機械式ブレーキシステムのモータユニット内の構成及び電気的構成を示す図であり、モータユニット内の構成は上方から見た状態を示している。なお、図７において、機械式ブレーキシステムに関連のない構成要素は省略して示している。

図３に示すように、機械式ブレーキシステム２８は、モータユニット３０と、ブレーキ機構３２と、ブレーキハンドル１８と、を備える。また、図７に示すように、機械式ブレーキシステム２８は、モータユニット３０に接続されたブレーキ制御部２２Ｂと、ブレーキ制御部２２Ｂを含む制御回路２２に電力を供給する主電源１４と、制御回路２２に設けられ、ブレーキ制御部２２Ｂに電源を供給可能な予備電源２６と、を備える。

ブレーキ機構３２は、電動アシストカー１の左右の後輪１２の車幅方向内側に取り付けられた左右の車輪固定部３６と、本体フレーム８に固定された軸部３７を中心に回転可能に設けられた左右の係止部材３８と、本体フレーム８に軸部３７を中心に回転可能に設けられた左右の作動部材４０と、作動部材４０と係止部材３８とを接続する左右のばね部材４１と、左右の作動部材４０を連結する連結部材４２と、下端が右側の作動部材４０に連結された鉛直リンク部材４４と、を備えている。

車輪固定部３６は、後輪１２の車幅方向の内側に取り付けられた部材であり、略円板状の基部３６Ａと、基部３６Ａから径方向に延びる複数の突出部３６Ｂとを備える。隣接する突出部３６Ｂの間には溝部３６Ｃが形成されている。突出部３６Ｂは径方向外側端部に基部３６Ａに沿った平面内で拡幅している拡幅部が形成されている。車輪固定部３６は、後輪１２の回転軸と、基部３６Ａの中心とが一致するように後輪１２に取り付けられている。

係止部材３８は、車輪固定部３６に対して車輪方向内側に位置しており、本体フレーム８に固定された軸部３７に回転可能に取り付けられている。係止部材３８は、軸部３７から後方に延びる後方基部３８Ａと、軸部３７から前方に延びる前方基部３８Ｂと、後方基部３８Ａの先端部から車幅方向外側に向かって折り曲げられた係止部３８Ｃとを備える。係止部材３８は、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃに入り込んだロック位置と、係止部３８Ｃが溝部３６Ｃから離脱して車輪固定部３６が回転しても突出部３６Ｂと干渉することがないロック解除位置との間で回動可能である。

作動部材４０は、係止部材３８に対して車輪方向内側に位置しており、軸部３７に回転可能に取り付けられている。左右の作動部材４０には連結部材４２の両端が結合されており、これにより、左右の作動部材４０は同期して軸部３７を中心に回転する。右側の作動部材４０の軸部３７と反対側の端部には鉛直リンク部材４４の下端部が回転可能に接続されている。これにより、鉛直リンク部材４４が上下方向に移動すると、作動部材４０は軸部３７を中心に上下に回動する。また、作動部材４０の鉛直リンク部材４４への接続部と軸部３７との間の位置と、係止部材３８の前方基部３８Ｂとは、ばね部材４１により接続されている。これにより、作動部材４０が回動されると、その回動力はばね部材４１を介して係止部材３８に伝達され、係止部材３８も回動する。

ブレーキ機構３２は、上記のような構成により、図４に示すように、鉛直リンク部材４４が下方に移動されると、作動部材４０が軸部３７を中心として図４における時計回りに回転し、これにともなって係止部材３８が同方向に回転して、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃから離脱したロック解除状態となる。また、図５に示すように、鉛直リンク部材４４が上方に移動されると、作動部材４０が軸部３７を中心として図５における反時計回りに回転し、これにともなって係止部材３８が同方向に回転して、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃ内に位置するロック状態（制動状態）となる。このようにブレーキ機構３２は、電動アシストカー１の後輪１２の回転がロックされたロック状態と、後輪１２が回転可能なロック解除状態（制動解除状態）とをとることができる。

図３に示すように、鉛直リンク部材４４の中間部には、モータユニット３０の出力軸４６から延びるモータ駆動リンク部材４８が回転軸４４Ａを中心として回動可能に接続されている。モータユニット３０は本体フレーム８の一部である支持フレーム８Ａの右側から後方に延びる取り付けフレーム８Ｂに固定されている。モータユニット３０の出力軸４６が回転されると、モータ駆動リンク部材４８が上下に回動し、鉛直リンク部材４４が上下に移動する。

図６及び図７に示すように、モータユニット３０は、制御回路２２のブレーキ制御部２２Ｂに接続されたアクチュエータとしてのモータ５０と、モータ５０のシャフト５０Ａに接続されたウォームギア５２と、ウォームギア５２と噛み合うウォームホイール５４と、ウォームホイール５４に結合されたトルクリミッタ５６と、トルクリミッタ５６に接続された小平歯車５８と、小平歯車５８と噛み合い出力軸４６に接続された大平歯車６０と、大平歯車６０の回転を検知する一対のマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂと、これら部材を収容するケーシング３０Ａと、を備える。

ブレーキ制御部２２Ｂは、モータユニット３０のモータ５０に接続されており、モータ５０の回転を制御する。また、ブレーキ制御部２２Ｂはマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂに接続されており、マイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂからの信号を受信する。ブレーキ制御部２２Ｂは、例えば、論理回路などにより、主電源１４からの電力供給が停止した場合に、電源供給を主電源１４から予備電源２６に切り替えるように構成されている。

モータ５０は、例えば、ＤＣモータからなり、制御回路２２のブレーキ制御部２２Ｂから電力が供給され、回転駆動が制御される。モータ５０はシャフト５０Ａが電動アシストカー１の前方に向かって延びるように設けられている。モータ５０には常時は主電源１４から電力が供給される。

ウォームホイール５４は、電動アシストカー１の左右方向に水平に延びる回転軸を中心として回転自在に設けられている。また、小平歯車５８はウォームホイール５４の回転軸と同軸で回転可能に設けられている。

トルクリミッタ５６は、一方の側がウォームホイール５４に接続されており、他方の側が小平歯車５８に接続されている。ウォームホイール５４の回転はトルクリミッタ５６を介して小平歯車５８に伝達される。また、トルクリミッタ５６は、ウォームホイール５４と小平歯車５８との間に作用するトルクが所定値以上となると、ウォームホイール５４と小平歯車５８との接続を遮断する。

大平歯車６０は小平歯車５８の後方に設けられており、電動アシストカー１の左右方向に水平に延びる回転軸を中心として回転自在に設けられている。また、大平歯車６０の中心部には出力軸４６が接続されており、出力軸４６はモータユニット３０のケーシング３０Ａの外側まで延出している。

一対のマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂは、それぞれ大平歯車６０が所定の位置まで回転するとオンになるように構成されている。一対のマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂの解除側マイクロスイッチ６２Ａは、大平歯車６０がブレーキ機構３２の係止部材３８がロック解除位置となる所定のロック解除側角度位置まで回転するとオンになる。また、一対のマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂのロック側マイクロスイッチ６２Ｂは、大平歯車６０がブレーキ機構３２の係止部材３８がロック位置となる所定のロック側角度位置まで回転するとオンになる。これらマイクロスイッチ６２Ａ、６２Ｂからの電気信号はブレーキ制御部２２Ｂに入力される。
なお、モータユニット３０内には、大平歯車６０の回転可能な角度範囲を限定する機械式ストッパ（不図示）が設けられている。この機械的ストッパにより、大平歯車６０の回転角度範囲はロック側角度位置を大きく超えた位置まで回転しないように限定されている。

モータ５０が回転するとモータ５０のシャフト５０Ａに接続されたウォームギア５２が回転される。ウォームギア５２が回転されると、ウォームホイール５４が回転される。そして、ウォームホイール５４の回転はトルクリミッタ５６を介して小平歯車５８に伝達される。小平歯車５８が回転されると大平歯車６０が回転され、これにより、出力軸４６を介してモータ駆動リンク部材４８が回転される。

モータ５０によりロック側マイクロスイッチ６２Ｂがオンになるまで大平歯車６０が回転されると、モータ駆動リンク部材４８は上方に回転し、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃに入り込むまでブレーキ機構３２の係止部材３８が回転される。これにより、後輪１２が回転しようとしても、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の突出部３６Ｂと係合するため、後輪１２をロック状態とすることができる。また、モータ５０により解除側マイクロスイッチ６２Ａがオンになるまで大平歯車６０が回転されると、モータ駆動リンク部材４８は下方に回転し、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃから離脱するまでブレーキ機構３２の係止部材３８が回転される。これにより、車輪固定部３６は係止部３８Ｃと干渉することなく回転することができるため、後輪１２をロック解除状態とすることができる。

また、図３に示すように、支持フレーム８Ａの右側側部には上方に延びるように支持部材８Ｃが設けられている。支持部材８Ｃの上端部にはブレーキハンドル１８の基端部が回転可能に接続されており、ブレーキハンドル１８は後方に向かって延びている。ブレーキハンドル１８の中間部には長手方向に延びるスリット１８Ａが横方向に貫通しており、このスリット１８Ａには鉛直リンク部材４４の上端部に横方向に延びるように連結された接続軸４４Ｂがスリット１８Ａ内を移動可能に入り込んでいる。これにより、ブレーキハンドル１８の把持部１８Ｂを上方に向かって回動させると、鉛直リンク部材４４が上方に移動して、係止部材３８をロック解除位置まで回動させることができる。また、ブレーキハンドル１８の把持部１８Ｂを下方に向かって回動させると、鉛直リンク部材４４が下方に移動して、係止部材３８をロック位置まで回動させることができる。すなわち、ブレーキハンドル１８を手動で上下させることにより、ブレーキ機構３２のロック状態とロック解除状態とを切り替えることができる。

以下、本実施形態の電動アシストカー１のアシスト制御及び機械式ブレーキ制御について説明する。
まず、電動アシストカーの起動時の制御について説明する。図８は、本発明の一実施形態による電動アシストカーの起動時の制御の流れを示すフローチャートである。

前回使用時に電動アシストカー１の電源が正常に切られた場合には、モータユニット３０の大平歯車６０は、モータ５０によりロック側角度位置まで回転されており、これに連動してブレーキ機構３２はロック状態となっている。

電動アシストカー１を起動する場合には、まず、主電源スイッチ１４Ａをオンにする（Ｓ１０２）。これにより、主電源１４から制御回路２２への電力供給が開始される（Ｓ１０４）。次に、電源スイッチ４Ａをオンにする（Ｓ１０６）。これにより、電動アシストカー１の制御回路２２が起動される。

電動アシストカー１の制御回路２２が起動されると、まず、モータ制御部２２Ａは車輪回転角センサにより検出される車輪回転速度がゼロになるようにモータ５０を駆動し、電動アシストカー１を確実に停止させる（Ｓ１０８）。

次に、ブレーキ制御部２２Ｂは機械式ブレーキシステム２８が正常に作動するかどうかを診断する診断制御を行う。具体的には、ブレーキ制御部２２Ｂはモータユニット３０のモータ５０を駆動し、まず、解除側マイクロスイッチ６２Ａがオンになるまで大平歯車６０を回転させ（Ｓ１１０）、次に、ロック側マイクロスイッチ６２Ｂがオンになるまで大平歯車６０を回転させる（Ｓ１１２）。ブレーキ制御部２２Ｂは、解除側マイクロスイッチ６２Ａ及びロック側マイクロスイッチ６２Ｂがオンになったことを検知すると（Ｓ１１４でＹＥＳ）、機械式ブレーキシステム２８が正常に作動すると判定する（Ｓ１１６）。ブレーキ制御部２２Ｂは、機械式ブレーキシステム２８が正常に作動すると判定した場合には、再び、モータユニット３０のモータ５０を駆動して解除側マイクロスイッチ６２Ａがオンになるまで大平歯車６０を回転させ、ブレーキ機構３２をロック解除状態に切り替える（Ｓ１１８）。また、これらステップと並行して、または、これらステップの後に、主電源１４から供給された電力により予備電源２６を充電する（Ｓ１２０）。

また、ブレーキ制御部２２Ｂは、解除側マイクロスイッチ６２Ａ及びロック側マイクロスイッチ６２Ｂの少なくとも一方がオンにならない場合には（Ｓ１１４でＮＯ）、機械式ブレーキシステム２８に異常が生じたと判定し（Ｓ１２２）、コントローラ４の表示装置に異常が生じた旨の表示を行う（Ｓ１２４）。以上のステップにより、電動アシストカー１は軌道され使用可能状態となる。

次に、利用者により電動アシストカー１の使用時における制御について説明する。
利用者は電動アシストカー１を使用する際には、電動アシストカー１が体の正面に位置した状態で、左右のハンドル２をそれぞれ握りながら歩行する。例えば、利用者がハンドル２を握った状態で前進すると、ハンドルセンサは利用者により前方へ押圧されるのを検知する。ハンドルセンサにより利用者が前方へ押圧するのを検知すると、モータ制御部２２Ａは後輪１２に電動アシストカー１を前方へ推進させるような推進アシスト力を付加させるように車輪駆動モータ２０を駆動する。なお、この推進力は、利用者の押圧力なしには電動アシストカー１が前進することができないような大きさに調整されている。このため、利用者は抵抗を感じることなく、電動アシストカー１を押しながら、電動アシストカー１に支持をとって前方への転身を防止しつつ前進することができる。これと同様に、例えば、利用者がハンドル２を握った状態で後退するとハンドルセンサは利用者により後方へ押圧されるのを検知する。ハンドルセンサにより利用者が後方へ押圧するのを検知すると、モータ制御部２２Ａは後輪１２に電動アシストカー１を後方へ推進させるような推進アシスト力を付加させるように車輪駆動モータ２０を駆動する。

また、傾斜センサにより電動アシストカー１が、前方が上方に向くような姿勢となっていることが検知された場合には、利用者は坂道の上方に向いた状態で前進又は後退していると想定される。このような場合には、電動アシストカー１には自重及び荷物により坂道の下方に向かうような力が作用する。このため、モータ制御部２２Ａは、上記の推進アシスト力に加えて、このような坂道の下方に向かうような力に抵抗するような坂道アシスト力を付加するように車輪駆動モータ２０の回転を制御する。これと反対に、傾斜センサにより電動アシストカー１が、前方が下方に向くような姿勢となっていることが検知された場合には、利用者は坂道の下方に向いた状態で前進又は後退していると想定される。このような場合には、電動アシストカー１には自重及び荷物により坂道の下方に向かうような力が作用する。このため、モータ制御部２２Ａは、上記の推進アシスト力に加えて、このような坂道の下方に向かうような力に抵抗するような坂道アシスト力を付加する。なお、電動アシストカー１の駆動システムによるアシスト力はこれに限らず、例えば、前方進行時に抵抗となるように制動力を加えるようにしてもよい。

ここで、使用時に主電源１４のバッテリ残量が無くなり、主電源１４からの電源供給が停止された場合の制御について説明する。図９は、本発明の一実施形態による電動アシストカーにおける主電源からの電源供給が停止された場合の制御の流れを示すフローチャートである。

ブレーキ制御部２２Ｂは主電源１４からの電源供給が喪失されたことを検知すると（Ｓ２０２）、電源供給を主電源１４から予備電源２６に切り替える（Ｓ２０４）。そして、ブレーキ制御部２２Ｂは、予備電源２６から供給された電力によりモータユニット３０のモータ５０を駆動し、機械的ストッパにより停止されるまで、ブレーキ機構３２がロック状態となるような回転方向に大平歯車６０を回転させる（Ｓ２０６）。これにより、モータ駆動リンク部材４８が回転して鉛直リンク部材４４が上方に移動され、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃ内に位置するまで係止部材３８が回転し、ブレーキ機構３２がロック状態となる（Ｓ２０８）。なお、機械的ストッパにより回転が停止された以降にモータ５０が回転しても、その回転はトルクリミッタ５６により遮断され、ブレーキ機構３２に伝達されることはない。このようにブレーキ機構３２がロック状態となることにより、例えば、坂道で電動アシストカー１が使用されていた場合であっても、電動アシストカー１を確実に静止させることができ、利用者が転倒することを防止することができる。

ここで、このようにブレーキ機構３２がロック状態となってしまうと、利用者は電動アシストカー１を移動させることができなくなるおそれがある。しかしながら、本実施形態の電動アシストカー１によれば、ブレーキハンドル１８を下方に押し下げることにより（Ｓ２１０）、図４に示すように、鉛直リンク部材４４が下方に移動する。これにより、係止部３８Ｃが車輪固定部３６の溝部３６Ｃから離脱するまで係止部材３８が回転し、ブレーキ機構３２をロック解除状態に切り替えることができる（Ｓ２１２）。このようにブレーキ機構３２がロック解除状態となれば、電動アシストカー１は容易に押し進めることができる。

また、利用者がブレーキハンドル１８を急激に下方に押し下げると、鉛直リンク部材４４が下方に移動し、これにともない、大平歯車６０が急速回転する。この大平歯車６０の急速回転がモータ５０に伝達されてしまうと、モータ５０に過負荷が生じてしまう。これに対して、本実施形態では、大平歯車６０と噛み合う小平歯車５８と、ウォームギア５２との間にトルクリミッタ５６が介在しているため、大平歯車６０が急速回転した場合であってもウォームギア５２には回転は伝達されず、モータ５０を保護することができる。

次に、電動アシストカー１を停止させる場合の制御について説明する。図１０は、本発明の一実施形態による電動アシストカー１における停止時の制御の流れを示すフローチャートである。

電動アシストカー１を停止させる場合には、電源スイッチ４Ａをオフにする（Ｓ３０２）。電源スイッチ４Ａがオフにされると、モータ制御部２２Ａは、車輪回転角センサにより検出される後輪１２の回転がゼロになるように、車輪駆動モータ２０を駆動して後輪１２を制動させる（Ｓ３０４）。そして、ブレーキ制御部２２Ｂは後輪１２の回転がゼロになると、モータユニット３０のモータ５０を駆動し、ロック側マイクロスイッチ６２Ｂがオンになるまで大平歯車６０を回転させる（Ｓ３０６）。これにより、ブレーキ機構３２はロック状態に切り替わる。以上により電動アシストカー１を安全に停止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、起動時に主電源１４から供給された電力によりモータユニット３０のモータ５０を駆動してブレーキ機構３２をロック解除状態に切り替えるため、使用中にブレーキ機構３２のロック解除状態を維持するための電力が不要となり、ロック解除のための電力を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態によれば、モータユニット３０のモータ５０に電力を供給可能な予備電源２６を備え、ブレーキ制御部２２Ｂは、主電源１４からの電力供給が喪失された場合には、予備電源２６から供給された電力により、ブレーキ機構３２をロック状態に切り替えるようにモータ５０を駆動させるため、電源喪失時であっても、確実に電動アシストカー１を停止できる。

さらに、本実施形態によれば、ブレーキ機構３２のロック状態と、ロック解除状態とを手動で切り替え可能なブレーキハンドル１８を備えるため、電源喪失時にブレーキ機構３２がロック状態となっても、ブレーキハンドル１８によりブレーキ機構３２をロック解除状態に切り替えることができ、手動で電動アシストカー１を移動させることができる。

また、本実施形態によれば、モータ５０とブレーキ機構３２の間、より具体的には、モータ５０と小平歯車５８との間にトルクリミッタ５６が介在しているため、ブレーキハンドル１８によりブレーキ機構３２が急激にロック解除状態に切り替えられたとしても、ブレーキ機構３２を駆動するモータ５０に過負荷がかかることを防止し、モータ５０の破損を防止できる。

また、本実施形態によれば、電動アシストカー１の起動時に診断制御を行うため、機械式ブレーキシステム２８に故障が生じ、電源喪失時にブレーキ機構３２をロック状態に切り替えることができないような事態を防ぐことができ、安全性を向上できる。

なお、上記実施形態では、高齢者や歩行困難者等の利用者の歩行を補助するための電動アシストカーを例として本発明を説明したが、これに限らず、荷物等を移動させるためのアシスト台車等の電動アシスト機構を有する車両であれば本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、係止部材３８の係止部３８Ｃが、後輪１２に取り付けられた車輪固定部３６の溝部３６Ｃ内に位置した状態と離脱した状態とを切り替えることにより、ブレーキ機構３２のロック状態（制動状態）と、ロック解除状態（制動解除状態）とを切り替える構成としたが、ブレーキ機構の構成はこれに限られず、例えば、ブレーキシューやブレーキディスクなどの摩擦ブレーキを用いることも可能である。

１ 電動アシストカー
２ ハンドル
４ コントローラ
４Ａ 電源スイッチ
６ ハンドル接続部
８ 本体フレーム
８Ａ 支持フレーム
８Ｂ 取り付けフレーム
１０ 前輪
１２ 後輪
１４ 主電源
１４Ａ 主電源スイッチ
１６ 荷物かご
１８ ブレーキハンドル
２０ 車輪駆動モータ
２２ 制御回路
２２Ａ モータ制御部
２２Ｂ ブレーキ制御部
２４ センサ
２６ 予備電源
２８ 機械式ブレーキシステム
３０ モータユニット
３２ ブレーキ機構
３６ 車輪固定部
３６Ａ 基部
３６Ｂ 突出部
３６Ｃ 溝部
３７ 軸部
３８ 係止部材
３８Ａ 後方基部
３８Ｂ 前方基部
３８Ｃ 係止部
４０ 作動部材
４１ ばね部材
４２ 連結部材
４４ 鉛直リンク部材
４６ 出力軸
４８ モータ駆動リンク部材
５０ モータ
５０Ａ シャフト
５２ ウォームギア
５４ ウォームホイール
５６ トルクリミッタ
５８ 小平歯車
６０ 大平歯車
６２Ａ 解除側マイクロスイッチ
６２Ｂ ロック側マイクロスイッチ

Claims (4)

1. 電動アシストカーのブレーキシステムであって、
   前記電動アシストカーの車輪の回転を制動する制動状態と、前記車輪の制動が解除された制動解除状態とをとることができる機械式ブレーキ機構と、
   電力により駆動され、前記機械式ブレーキ機構の制動状態と制動解除状態とを切り替えるアクチュエータと、
   前記アクチュエータに電力を供給する主電源と、
   前記アクチュエータに電力を供給可能な予備電源と、
   起動時に前記主電源から供給された電力により前記アクチュエータを駆動して前記機械式ブレーキ機構を制動解除状態に切り替えるとともに、前記主電源からの電力供給が喪失された場合に、前記予備電源から供給された電力により、前記機械式ブレーキ機構を制動状態に切り替えるように前記アクチュエータを駆動させるブレーキ制御部と、
   前記機械式ブレーキ機構の制動状態と、制動解除状態とを手動で切り替え可能な手動操作部と、を備える、ことを特徴とするブレーキシステム。
2. 前記アクチュエータは、ウォームギアと、トルクリミッタとを介して、前記機械式ブレーキ機構を駆動する、
   請求項１記載のブレーキシステム。
3. 前記ブレーキ制御部は、前記電動アシストカーが起動されると、前記ブレーキシステムが正常に作動するかどうかを診断する診断制御を行う、請求項１又は２記載のブレーキシステム。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のブレーキシステムを備えた電動アシストカー。

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