JP4147951B2 - 自動走行車のドラムブレーキの制御方式 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導線に沿って所定の軌道上を走行する自動走行車のドラムブレーキの制御方式に関するものである。
【従来の技術】
誘導線に沿って所定の軌道上を走行する自動走行車として、電磁誘導方式の乗用ゴルフカートなどが用いられている。これらの自動走行車の制動には、一般的には制動力に優れたドラムブレーキが使用されており、該ドラムブレーキには摩擦材が使用されている。
一般に摩擦材は、水分を吸収すると摩擦係数が上昇する傾向があり、この状態でドラムブレーキを作動させるとブレーキの効きが異常に良くなり、ブレーキ作動時の衝撃としてカックンと感じる現象が生ずる。この現象は、摩擦材が夜間に大気中の水分を多量に吸収した後に、翌朝、最初に使用する時に顕著に発生することから、モーニングエフェクトとも呼ばれている。
ここで、誘導線に沿って所定の軌道上を走行する自動走行車の場合には、手動運転と異なって、ブレーキの効き具合に応じて、すなわち速度の変化に応じて、ブレーキの制動力を自動的に調整するという制御が難しいのが現状である。
加えて、ブレーキの作動時のカックンとなる衝撃は乗員にとって、きわめて乗り心地を悪くするものである。ここで、乗用ゴルフカートのような自動車等と比べて質量の軽い自動走行車の場合には、ブレーキの効きが良いために、この傾向が著しいことも知られている。
従来は、使用する摩擦材の材質を改良することによって、上記したカックンとなる現象を防止する検討がされている（例えば、特許文献１参照。）。また、ドラムブレーキ自体の構造を改良することによって、この現象を防止する検討もされている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】
特開平１０−８０３５号公報
【特許文献２】
特開２００２−９８１７５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自動車等に比べて軽量な乗用ゴルフカートのような自動走行車の場合には、上記したような摩擦材やドラムブレーキの構造の改良によっても、十分な乗り心地の改善が難しいのが現状である。
本発明は、前記した問題点に鑑みてされたものであって、モーニングエフェクトの発生を抑制して乗り心地を改善するとともに、安全性に優れた自動走行車のブレーキ制御方式を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる自動走行車のブレーキ制御方式では、早朝などの使用を開始する際に一定の条件でドラムブレーキを作動させながら走行して、その際に発生する摩擦熱によって摩擦材に吸収した水分を蒸発させるものである。
すなわち、請求項１の発明では、自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
上り坂では、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とするものである。
請求項２の発明では、自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
カーブでは、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とするものである。
請求項３の発明では、自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
車輪がロックした場合には、前記ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とするものである。
請求項４の発明では、自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたる走行をするが、
前記一定時間又は前記一定距離は、コースに埋め込んだマグネットによって再設定が可能であることを特徴とするものである。
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、ブレーキペダルが踏み込まれた場合の前記ドラムブレーキの作動は、コントローラによって、前記始動時における前記ドラムブレーキの制動力と、前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合の前記ドラムブレーキの前記制動力とが比較され、それらのうちで前記制動力の大きい方が選択されることを特徴とするものである。
【発明の実施の形態】
自動走行車として電磁誘導式の乗用ゴルフカートを用いた場合の実施の形態について、図３を用いて説明する。本発明に係わる乗用ゴルフカートは、誘導線に沿って自動走行をする自動走行モードと、運転者がアクセルペダル2、ブレーキペダル17、及びハンドル18を操作して走行する手動走行モードのいずれかを選択できる。そして、これらのモード切り換えは、車両に設置した自動／手動切換装置7の操作によって行なわれる。
（１）手動走行モード
運転者は、誘導線のない場所での走行や必要に応じて、自動／手動切換装置7を手動走行モードに切り換えた後に、ハンドル18を操作して前輪タイヤ12a,bを操作することができる。
手動走行モードでは、運転者によるアクセルペダル2の踏み込み量を、図示されていないポテンショメータ等を用いたアクセル踏込み量測定装置によって検出してコントローラ6に出力する。そして、コントローラ6は、走行中は電磁ブレーキ20を通電させて走行モータ9の拘束を解くとともに、アクセル踏み込み量に応じた回転数になるように、モータドライバ8を介して走行モータ9を回転させる。すなわち、走行モータ9の回転によって、トランスミッション13を介して後車輪14a,bを駆動して、運転者の希望する速度で車両を走行させることができる。
乗用ゴルフカートを減速または停止させる場合には、アクセルペダル2から足を離してその踏み込みを止める。この操作で、コントローラ6は走行モータ9の回転指令をゼロにする指令をモータドライバ8に送る。
一方、運転者が必要と判断した場合には、ブレーキペダル18を踏み、油圧シリンダ21を作動させて、前車輪12a,bと後車輪14a,bとに取り付けられたドラムブレーキ22a〜dを働らかせて車輪に制動をかける。その後、車速センサ23により走行モータ9の回転が一定値以下と判断されると、コントローラ6の指令によって電磁ブレーキ20が閉じてゴルフカートを停止させる。したがって、乗用ゴルフカートは動くことがない。
（２）自動走行モード
乗用ゴルフカートを自動走行モードで発進させる場合には、自動／手動切換装置7を自動走行モードに切り換えた後に、発進／停止スイッチ15をＯＮにするか、またはリモコン16をＯＮにする操作によって行なう。コントローラ6に発進指令が送られると、走行モータ9の回転を拘束している電磁ブレーキ20に通電されてその拘束が解除される。
乗用ゴルフカートの走行路には、あらかじめ誘導線が埋設されている。そして、該誘導線に低周波の交流電流を流すことによって、誘導線の周囲には交流磁界を発生させる。
自動運転モードでは、前記交流磁界を乗用ゴルフカートの前端中央部に設置したコイルを用いた２個の誘導センサ10a,bによって、誘導起電力による電圧信号として検出し、検出された信号はコントローラ6に出力される。そして、それぞれの誘導センサ10a,bが同じ強度の誘導起電力が発生するように、すなわち、それぞれの誘導センサ10a,bの中間の位置の真下に誘導線が来るように、ステアリングモータ11を作動させて前車輪12a,bを操舵し、車体が誘導線からはずれないような制御を行なう。
走行モータ9の回転数は、車体に設置した車速センサ23で測定し、その値はコントローラ6にフィードバック入力され、後述する目標速度になるように制御される。すなわち、コントローラ6は、走行モータ9の回転数を乗用ゴルフカートの走行速度に置き換え、それと目標速度との差分をとり、その差分を小さくするようにモータドライバ8を制御する。そして、モータドライバ8からの制御信号によって走行モータ9は回転し、その回転動力をトランスミッション13を介して後車輪14a,bに伝達するものである。
なお、ゴルフコースの走行路は、平地の直線道路、急傾斜の登り坂や降り坂及び急カーブなどの多様性がある。そこで、自動走行モードでの安全性や走行性を確保するためには、上述したカート走行路に応じて、永久磁石を用いて目標速度の制御を随時行なう方式が用いられている。この方式は、あらかじめ複数個の永久磁石を走行路に埋設しておき、その埋設されている永久磁石が地表にＮ極が向いているか、あるいはＳ極が向いているかのパターンを検知することによって、車両を加速したり、減速するなどのきめ細かな速度制御をする方式である。
すなわち、走行路に埋設してある複数の永久磁石の上方を乗用ゴルフカートが通過すると、その埋め込まれている永久磁石のＮ極またはＳ極のパターン信号が乗用ゴルフカートに取り付けたコイルなどを用いたマグネットセンサ19によって検出される。そして、埋め込まれている永久磁石のパターン信号によって、乗用ゴルフカートの目標速度を変更するものである。
なお、自動運転モードにおいては、危険防止やその他の理由からブレーキペダル17を踏むことによっても、乗用ゴルフカートを随時減速や停止をさせることができる。
すなわち、ブレーキペダル17を踏むことによって、コントローラ6に停止指令が送られる。そして、走行モータ9に制動をかけるとともに、ブレーキモータドライバ25に作動指令を送り、ブレーキモータ26を回転させ、ギヤ27を介して油圧シリンダ21を動作させて加圧し、ドラムブレーキ22a〜dで車輪に制動をかける。車速センサ23により走行モータ9の回転数が一定値以下と判断されると、コントローラ6の指令によって電磁ブレーキ20が閉じてゴルフカートを停止させる。
【実施例】
以下に、本発明に係わる自動走行車のブレーキ制御方式について、乗用式ゴルフカートを用いた実施例について、図１〜３を用いて詳細に説明する。
１．速度制御装置の概要
図３は、本発明に係わる乗用ゴルフカートのブロック図である。乗用ゴルフカートの走行中は、コントローラ6から目標速度となるように速度指令31をモータドライバ8に出力する。なお、目標速度は、自動運転モードでは上述したマグネットセンサ19、傾斜センサ29、車速センサ23などで、手動運転モードではアクセル2やブレーキペダル17の踏込み量によって決定される。そして、コントローラ6によって、目標速度になるように走行モータ9が制御される。
なお、自動運転モードで走行する場合でも、乗員が必要と感じた場合には随時ブレーキペダル17を踏み込むことによって車両に制動を加えることができる。
２．本発明に係わるブレーキ制御方式
本発明では、主に毎朝の乗用式ゴルフカートの始動時には、一定の条件でブレーキを作動させながら走行して（以下において、始動時ブレーキ制御と呼ぶ。）、その際の摩擦熱によって摩擦材に吸収した水分を蒸発させるものである。
一実施例として、約１００Ａ−４８Ｖ程度の電力を走行モータ9に供給すると約６．５ｋｍ／ｈの平地走行が可能な乗用式ゴルフカートを用いた。そして、約１５０Ａ−４８Ｖ程度の電力を走行モータ9に供給した場合に、約６．５ｋｍ／ｈの速度で走行するようにドラムブレーキ22a〜dを作動させながら約１分程度にわたり走行して、摩擦材に吸収した水分を蒸発させるようにした。すなわち、通常走行速度に比べて、約１．５倍の電力を走行モータ9に供給し、ブレーキを作動させることによって、走行速度を押えて、その際の摩擦熱によって摩擦材に吸収した水分を蒸発させるものである。
図１に示すように、毎朝の乗用式のゴルフカートの始動時には、ステップ10で始動時ブレーキ制御を行う時間、すなわち、タイマ設定がされる。本実施例では、通常は１分間と設定し、ゴルフコースによっては延長又は短縮できるようにした。なお、始動時ブレーキ制御を行う時間は、高温多湿なゴルフ場では比較的長い時間とするのが安全上望ましく、高原の乾燥したゴルフ場では比較的短い時間とすることがバッテリ28の放電容量の面から望ましい。また、車両に搭載した車速センサ23と走行時間との積によって、タイマ設定に代えて一定距離とすることもできる。
ステップ20では、車両に搭載した傾斜センサ29を用いて、車両が上り坂にあるか否かが判断される。そして、車両が上り坂にある場合には、ステップ50の始動時ブレーキ制御は中断して、ステップ60の通常の自動走行又は手動走行によるブレーキ制御（以下において、通常ブレーキ制御と呼ぶ。）が行われる。
すなわち、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、上り坂では行わないことを特徴としている。このような制御をしている理由は、車両が上り坂の場合には、走行モータ9に大きな負荷がかかるためである。
ステップ30では、車両がゴルフコースのカーブを走行中か否かが判断される。例えば、ステアリングモータドライバ24を作動させているコントローラ6は、車両がカーブにあるか否かを知ることができる。そして、車両がカーブを走行中の場合には、ステップ50の始動時ブレーキ制御を中断して、上記したステップ60の通常ブレーキ制御が行われる。
すなわち、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、カーブでは行わないことを特徴としている。ここで、車両がカーブの場合に始動時ブレーキ制御をすると、前車輪12a,bがスリップする場合があるためである。
ステップ40では、車輪がロック状態にあるか否かが判断される。車輪がロック状態にあれば走行モータ9に異常に大きい電流が流れるため、コントローラ6はモータドライバ8を介してコントローラ6は車輪がロック状態にあることを知ることができる。この場合には、ステップ50の始動時ブレーキ制御を中断して、ステップ60の通常ブレーキ制御が行われる。
すなわち、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、車輪がロックした場合には行わないことを特徴としている。ここで、車輪がロック状態にある場合には、それ以上のブレーキが作動しないためである。
ステップ70では、ステップ10で設定した時間が経過したかどうかが判断され、すでに一定時間が経過している場合には、本発明に係わる始動時ブレーキ制御を終了する。本発明に係わるブレーキ制御方式を用いることによって、ドラムブレーキの摩擦材の水分をほぼ蒸発させることができる。一方、ステップ10で設定した時間が経過していない場合にはステップ20へ戻る。
ステップ60では、通常ブレーキ制御が行われる。なお、上り坂やカーブの多い、いわゆる山岳コースがこのモードの対象になりやすい。
このような山岳コースでは、コースに応じてステップ50の始動時ブレーキ制御を行う時間が不足しがちである。そして、コントローラ6のタイマ設定10のソフトウエアを変更することなく、ゴルフコースに応じて機動的に本発明に係わるブレーキ制御を行う時間を増やしたい場合がある。そこで、ステップ80では、ゴルフコースごとに追加時間が必要か否かを判断して、必要な場合にはステップ90でタイマ再設定ができるようにした。
ここで、ステップ90のタイマ再設定は、ゴルフコースに所定の極性パターンのマグネットを埋め込んでおき（例えば、ＮＳ−ＮＳの順でマグネットを埋め込んでおく。）、車両に設置したマグネットセンサ19によってマグネットの配置を検出することによって、タイマ再設定ができるようにした。すなわち、本発明に係わる始動時ブレーキ制御をする時間は、コースに埋め込んだマグネットによっても再設定が可能であることを特徴としている。
上述したように、本発明に係わるブレーキ制御方式を用いると、早朝などの始動時にドラムブレーキの摩擦材に吸収した水分を蒸発させて、モーニングエフェクトの発生を抑制することができる。したがって、早朝などの始動時におけるブレーキの作動時に、カックンとなる衝撃を減らすことができるために乗り心地に優れたものである。
３．本発明に係わる割り込み制御方式
次に、始動開始後のまもない時間で、上記した始動時ブレーキ制御中でも、乗員の判断によってブレーキペダル17を踏み込むことによって、車両により強い制動を与えたい場合もある。そのような場合には、図１のいずれかのステップであっても、図２に示されるような割り込みルーチンにジャンプするようにした。
ステップ200では、継続してブレーキペダル17を踏み込まれている状態か否かが判断される。そして、ブレーキペダル17が踏み込まれていないと判断された場合には、ステップ250で図１のルーチンに戻るようにした。
一方、ステップ200で、ブレーキペダル17が踏み込まれていると判断された場合には、ステップ210でブレーキペダル17の踏み込み量が検出される。
ステップ220で、再び、始動時ブレーキ制御の状態か否かが判断される。すでに、始動時ブレーキ制御の時間が経過している場合もあるからである。
始動時ブレーキ制御の状態にある場合には、ステップ230で始動時ブレーキ制御の制動力とブレーキペダル17の踏み込み量の制動力の大きい方で車両の制動がかけられる。すなわち、強くブレーキペダル17を踏み込まれたような場合には、ブレーキペダル17の踏み込みが優先される。一方、ブレーキペダル17の踏み込みが弱い場合には、始動時ブレーキ制御が優先される。
一方、ステップ220で、始動時ブレーキ制御の状態にないと判断された場合には、ステップ240でブレーキペダル17の踏み込み量に応じて制御される。すなわち、ステップ220でブレーキペダル17が踏み込まれた場合の前記ドラムブレーキの制動力は、ステップ230で前記始動時における制動力と、ブレーキペダル17が踏み込まれた場合の制動力とを比較し、大きい方を選択することを特徴としている。
本発明に係わる割り込み制御方式を用いることによって、始動開始後のまもない時間でも、乗員の判断によってブレーキペダル17を踏み込むことによって、車両に始動時ブレーキ制御よりも強い制動力をかけることができる。したがって、安全性の点においても優れたものである。
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わる自動走行車のブレーキ制御方式を用いると、ゴルフコースの起伏、カーブの状況や乗員の意思に応じて適正な条件でモーニングエフェクトを除去することができる。したがって、朝などの最初の始動時におけるブレーキの作動時に、カックンとなる衝撃を減らすことができるために乗り心地に優れるとともに、安全性の点においても優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるブレーキ制御方式を示すフローチャートである。
【図２】 本発明に係わる割り込み制御方式を示すフローチャートである。
【図３】 電磁誘導方式の乗用ゴルフカートの概略図である。
【符号の説明】
１：アクセル装置、２：アクセルペダル、６：コントローラ、７：自動／手動切換装置、
８：モータドライバ、９：走行モータ、１０ａ,ｂ：誘導センサ、
１１：ステアリングモータ、１２ａ,ｂ：前車輪、１３：トランスミッション、
１４ａ,ｂ：後車輪、１５：発進／停止スイッチ、１６：リモコン、１７：ブレーキペダル、
１８：ハンドル、１９：マグネットセンサ、２０：電磁ブレーキ、２１：油圧シリンダ、
２２ａ〜ｄ：ドラムブレーキ、２３：車速センサ、２４：ステアリングモータドライバ、
２５：ブレーキモータドライバ、２６：ブレーキモータ、２７：ギヤ、２８：バッテリー、２９：傾斜センサ、

Claims (5)

1. 自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
   上り坂では、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とする自動走行車のドラムブレーキの制御方式。
2. 自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
   カーブでは、ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とする自動走行車のドラムブレーキの制御方式。
3. 自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたって走行をするが、
   車輪がロックした場合には、前記ドラムブレーキを作動させながらの走行は、行わないことを特徴とする自動走行車のドラムブレーキの制御方式。
4. 自動走行車のドラムブレーキの制御方式であって、始動時には、前記ドラムブレーキを作動させながら、一定時間又は一定距離にわたる走行をするが、
   前記一定時間又は前記一定距離は、コースに埋め込んだマグネットによって再設定が可能であることを特徴とする自動走行車のドラムブレーキの制御方式。
5. ブレーキペダルが踏み込まれた場合の前記ドラムブレーキの作動は、コントローラによって、前記始動時における前記ドラムブレーキの制動力と、前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合の前記ドラムブレーキの前記制動力とが比較され、それらのうちで前記制動力の大きい方が選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動走行車のドラムブレーキの制御方式。

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