CN113044135A

CN113044135A - 移动车辆

Info

Publication number: CN113044135A
Application number: CN202011576982.0A
Authority: CN
Inventors: 长谷川幸嗣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2040-12-28
Also published as: US11891149B2; CN113044135B; JP7243619B2; JP2021104280A; US20210197917A1

Abstract

本发明涉及移动车辆。在以往的移动车辆中，在搭乘者以落座状态利用的移动车辆中，存在无法兼顾直观的操作和提高移动的自由度的问题。本发明的移动车辆具有：椅架(12)，具有自由脚轮；落座座椅(13)，在椅架(12)的上方与椅架(12)连结；以及驱动单元(21)，在落座座椅(13)的下方，以能够以单元连结轴(20)为中心旋转的方式连结于椅架(12)，驱动单元(21)具有：驱动轮(25)，在相对于单元连结轴(20)的中心轴偏离的位置具有旋转轴；速度检测部，检测驱动轮(25)的转速；以及驱动控制部，根据施加给驱动轮的外部驱动力来控制驱动轮的速度。

Description

移动车辆

技术领域

本发明涉及移动车辆，并且涉及在搭乘者维持坐姿的状态下进行移动的移动车辆。

背景技术

在工厂等作业现场中，操作者坐在具备自由脚轮的椅子上进行作业和移动。此外，在这种作业椅子中，存在具备动力并且速度和行进方向由落座的操作者的指示来控制的作业椅子。因此，在日本特开2017－159700号公报公开了涉及这种能够移动的作业椅子的技术。

日本特开2017－159700号公报所公开的移动车辆的特征在于，具备：车身框架；转向轮，设于所述车身框架的前部和后部；座椅，设于所述前部的所述转向轮与所述后部的所述转向轮之间的所述车身框架的上部；以及两个踏板，设于所述车身框架的一方的侧方，供搭乘者分别载置左右脚，其中，所述两个踏板中的任一方被配置为操作所述转向轮。

然而，在日本特开2017－159700号公报中记载的移动车辆中，使用前踏板操作前转向轮和后转向轮，因此存在如下的问题：不仅需要操作熟练，还难以在所有方位移动，搭乘者难以直观地自由移动。

发明内容

本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于在搭乘者以落座状态利用的移动车辆中兼顾直观的操作和提高移动的自由度。

本发明的移动车辆的一个方案具有：椅架，具有自由脚轮；落座座椅，在所述椅架的上方与所述椅架连结；以及驱动单元，在所述落座座椅的下方，以能够以单元连结轴为中心旋转的方式连结于所述椅架，所述驱动单元具有：驱动轮，在相对于所述单元连结轴的中心轴偏离的位置具有旋转轴；速度检测部，检测所述驱动轮的转速；以及驱动控制部，根据施加给所述驱动轮的外部驱动力来控制所述驱动轮的速度。

在本发明的移动车辆中，驱动轮相对于作为驱动单元的旋转中心的单元连结轴的中心轴偏离配置，因此驱动单元追随着落座于落座座椅的搭乘者蹬地面的方向而旋转。并且，驱动控制部根据在搭乘者蹬地板面时施加给驱动轮的驱动力(外部驱动力)来控制驱动轮的动力。

根据本发明，能够提供一种能够在搭乘者落座于落座座椅的状态下，以不进行手动操作的方式容易地向所期望的方向移动的移动车辆。

根据下文给出的详细描述和附图，本公开的上述及其他目的、特征以及优点将变得更加清楚，其中，附图仅作为示例，因此不应被认为是对本公开的限制。

附图说明

图1是实施方式1的移动车辆的外观的概略图。

图2是对实施方式1的移动车辆的框架轴和单元连结轴的构造进行说明的剖视图。

图3是对实施方式1的移动车辆的驱动单元的构成进行说明的概略图。

图4是对实施方式1的移动车辆的驱动单元的构成进行说明的概略图。

图5是对实施方式1的移动车辆的装配了驱动单元的罩时的外观进行说明的概略图。

图6是对实施方式1的移动车辆的驱动单元的构成进行说明的框图。

图7是对实施方式1的移动车辆的驱动单元的动作特性进行说明的图表。

图8是对实施方式1的移动车辆的动作进行说明的流程图。

图9是实施方式2的移动车辆的外观的概略图。

图10是实施方式3的移动车辆的外观的概略图。

具体实施方式

实施方式1

首先，在图1示出实施方式1的移动车辆1的外观的概略图。如图1所示，实施方式1的移动车辆1具有：自由脚轮10、踏板11、椅架(chair frame)12、落座座椅13、框架轴14、单元连结轴20以及驱动单元21。

移动车辆1在供搭乘者坐下的落座座椅13的下部且在落座座椅13之中连结有框架轴14。椅架12具有多条腿(在图1所示的例子中为五条)。该多条腿的一方的端部由插入有框架轴14的筒相互连结。此外，在多条腿的接地侧的端部连结有自由脚轮10。并且，以包围多条腿的接地侧的端部的方式连结有踏板11。此外，在移动车辆1中，以连结于落座座椅13的框架轴14能够相对于椅架12无限旋转的方式连结椅架12与框架轴14。

此外，在移动车辆1中设有驱动单元21，该驱动单元21在落座座椅13的下方，以能够以单元连结轴20为中心旋转的方式连结于椅架12。此外，驱动单元21被连结为能够相对于单元连结轴20无限旋转。在图1所示的实施方式1的移动车辆1中，单元连结轴20在与框架轴14同一中心轴的位置，就是说，在落座座椅13的中心部的下方与椅架12连结。需要说明的是，框架轴14的中心轴与单元连结轴20的中心轴也可以不一定一致。

此外，驱动单元21具有：驱动部托架22、马达托架23、马达24以及驱动轮25。如图1所示，驱动单元21在从驱动部托架22的中心偏离的位置与单元连结轴20连结。此外，在与单元连结轴20和驱动部托架22连结的位置不同的位置处，马达托架23连结于驱动部托架22。并且，马达24和驱动轮25连结于马达托架23。通过采用这种构造，驱动单元21被配置为驱动轮25的旋转轴位于相对于单元连结轴20的中心轴偏离的位置。需要说明的是，在驱动单元21还装配有后述的构成零件。

接下来，对框架轴14和单元连结轴20的构成进行详细说明。因此，在图2示出对实施方式1的移动车辆1的框架轴14和单元连结轴20的构造进行说明的剖视图。

如图2所示，框架轴14具有：座椅杆弹簧30、行程止动件31、座椅间隔件32、座椅杆33、座椅杆延伸部34以及开关推压部35。座椅杆33连结于落座座椅13的下方。此外，以供座椅杆33贯通的方式设有座椅间隔件32、座椅杆弹簧30以及行程止动件31。座椅杆弹簧30设于座椅间隔件32与落座座椅13之间，在搭乘者落座于落座座椅13的状态下缩短，当搭乘者离开落座座椅13时伸长。行程止动件31在座椅杆弹簧30缩短时支承落座座椅13。座椅间隔件32夹入落座座椅13与椅架12之间，用于调整椅架12与落座座椅13的距离。在图2所示的例子中，示出了四个座椅间隔件32，但座椅间隔件32的个数可以根据搭乘者喜欢的座面高度进行适当调整。

在座椅杆33的端部中的与连结于落座座椅13的端部对置的端部设有开关推压部35。开关推压部35在搭乘者落座于落座座椅13的情况下，按下限位开关48。此外，座椅杆延伸部34插入于座椅杆33与开关推压部35之间。该座椅杆延伸部34是用于使由于插入座椅间隔件32而向落座座椅13侧上升的开关推压部35返回到原来的位置的部件，与座椅间隔件32成对使用。

如图2所示，椅架12与座椅杆33经由座椅杆衬套40连结。座椅杆衬套40被设为在抑制椅架12与座椅杆33之间的摇晃的同时，使座椅杆33在上下方向和旋转方向顺畅地移动。

如图2所示，单元连结轴20具有：中心衬套41、中心衬套支架42、间隔件43、弹簧保持件44、46、附着弹簧(traction spring)45以及推力轴承47。

中心衬套41设于单元连结轴20与驱动部托架22之间。中心衬套41被设为在抑制驱动部托架22与单元连结轴20之间的摇晃的同时，使单元连结轴20在上下方向和旋转方向顺畅地移动。间隔件43是为了通过改变其高度来调节附着力而设置的。弹簧保持件44、46从上下夹入附着弹簧45，并且支撑附着弹簧45。附着弹簧45将驱动单元21向接地面的方向按压，由此将驱动轮25向接地面的方向按压。推力轴承47被设为使驱动单元21相对于单元连结轴20的旋转顺畅。

并且，如图2所示，在驱动部托架22设有限位开关48。该限位开关48在搭乘者就座于落座座椅13时由下降的开关推压部35接触触点，从而输出表示接通状态的信号，在搭乘者从落座座椅13离开时由上升的开关推压部35离开触点，从而输出表示断开状态的信号。在实施方式1的移动车辆1中，设为仅在限位开关48输出表示接通状态的信号时才能够对驱动轮25提供动力的状态。也将该限位开关48的机构称为失能开关(Deadman switch)机构。

接下来，对驱动单元21中连结于驱动部托架22的其他构成进行说明。因此，在图3和图4中示出对实施方式1的移动车辆的驱动单元的构成进行说明的概略图。图3所示的概略图是从连结于驱动部托架22的电气安装基座50侧观察驱动单元21的概略图。如图3所示，在电气安装基座50设有电源开关51和驱动控制部52。需要说明的是，驱动控制部52使用MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)等来实现。

电源开关51是对是否使驱动单元21动作进行切换的开关。驱动控制部52在驱动单元21中控制对驱动轮25提供怎样的动力。

图4所示的概略图是从连结于驱动部托架22的电池62侧观察驱动单元21的概略图。如图4所示，除了在图3说明过的构成以外，在电气安装基座50还设有紧急停止按钮60和马达驱动器61。紧急停止按钮60是移动车辆1的搭乘者等在想要使移动车辆1紧急停止时按下的按钮。移动车辆1在紧急停止按钮60被按下时停止动作。

马达驱动器61是用于驱动马达24的电路，基于驱动控制部52的指示使马达24动作。电池62是驱动单元21的动力源。DC-DC转换器63将电池62的输出电压转换为驱动控制部52的动作电源电压，或者马达驱动器61的动作电源电压。

接下来，对实施方式1的移动车辆1的安全罩进行说明。因此，在图5示出对实施方式1的移动车辆的装配了驱动单元的罩时的外观进行说明的概略图。如图5所示，在不妨碍驱动单元21的动作的范围设置安全罩72，由此能够防止搭乘者的身体的一部分与驱动单元21接触或者物体与驱动单元21接触而导致驱动单元21破损等的故障。此外，通过沿着踏板11的外周设置保险杠71，能够缓和移动车辆1与其他物体接触时施加给移动车辆1的冲击。

接下来，对设于实施方式1的移动车辆1的驱动单元21的控制系统进行说明。因此，在图6示出对实施方式1的移动车辆1的驱动单元21的构成进行说明的框图。

如图6所示，驱动单元21具有：马达24、驱动轮25、驱动控制部52以及马达驱动器61。此外，驱动控制部52例如为能够执行程序的运算部以及模拟/数字转换电路、数字/模拟转换电路、协处理器、存储器等周边电路成为一个系统的MCU等半导体装置。此外，示出如下例子：在移动车辆1中，为了将在马达24内检测马达的旋转角的元件的输出信号用于速度检测，而在马达24内具有速度检测部53。需要说明的是，速度检测部53也可以与马达24分开设置。

驱动控制部52根据施加给驱动轮25的外部驱动力来控制驱动轮25的速度。此外，速度检测部53检测驱动轮25的转速，经由马达驱动器61将与轮子25的转速有关的信息传递至驱动控制部52。

具体而言，驱动控制部52在根据驱动轮25的转速计算出的移动车辆1的速度为第一速度以下的期间不对驱动轮25提供动力。此外，驱动控制部52根据移动车辆1的速度大于第一速度并且成为比第一速度大的第二速度以下，对驱动轮25提供使移动车辆以第一速度移动的动力。此外，驱动控制部52根据移动车辆的速度大于第二速度，对驱动轮25提供使移动车辆以高于第二速度的第三速度移动的动力。此外，驱动控制部52在由外部驱动力对驱动轮25施加超过预先设定的限制转矩的转矩的时间持续了预先设定的限制时间以上的情况下，停止对驱动轮25提供动力。

在驱动单元21中，在进行由上述驱动控制部52进行的控制的情况下，驱动控制部52向马达驱动器61输出速度指令值，马达驱动器61基于被提供的速度指令值驱动马达24，由此驱动轮25以与速度指令值相应的速度旋转。此外，速度检测部53检测马达24的转速并传递到驱动控制部52。

此外，在驱动单元21中，在电源开关51处于接通状态，并且通知处于接通状态的信号从限位开关48被提供给驱动控制部52的期间，能够对驱动轮25提供与外部驱动力相应的动力。

在此，对驱动控制部52的动作特性进行说明。因此，在图7示出对实施方式1的移动车辆的驱动单元的动作特性进行说明的图表。如图7所示，在驱动单元21中，通过搭乘者蹬地板面而对驱动轮25提供外部驱动力。在通过该蹬地板面的脚蹬动作未使移动车辆1的速度超过第一速度V1的情况下，驱动控制部52阻断向驱动轮25的动力，从而防止驱动轮25自己旋转。此外，在通过脚蹬动作使移动车辆1的速度大于第一速度V1，且成为比第一速度V1大的第二速度V2以下的情况下，驱动控制部52对驱动轮25提供动力，进行将移动车辆1的速度维持在第一速度V1的动作。此外，在通过脚蹬动作使移动车辆1的速度大于第二速度V2的情况下，驱动控制部52对驱动轮25提供动力，进行将移动车辆1的速度维持在大于第二速度V2的第三速度V3的动作。并且，驱动控制部52在对驱动轮25施加由外部驱动力引起的限制转矩以上的转矩持续了规定的期间以上的情况下，阻断供给至驱动轮25的动力。

接下来，对实施方式1的移动车辆1的动作进行详细说明。因此，在图8示出对实施方式1的移动车辆的动作进行说明的流程图。如图8所示，驱动单元21根据由搭乘者提供的外部驱动力来控制驱动轮25的转速，由此移动车辆1进行移动。

如图8所示，当搭乘者蹬地面(步骤S1)时，驱动单元21旋转并随着被蹬的方向改变朝向(步骤S2)。此时，驱动单元21判断动力是否正被提供给当前的驱动轮25(步骤S3)。在该步骤S3的判断中，在驱动控制部52判断为向驱动轮25的动力处于切断状态(例如阻断状态)的情况下，驱动控制部52判断两个驱动轮25的旋转方向和转速是否一致(步骤S4)。在该步骤S4中，驱动控制部52判断为两个驱动轮25的旋转方向和转速一致的情况下，驱动控制部52判断根据该驱动轮25的转速而计算出的移动车辆1的移动速度V是否超过第一速度V1或者第二速度V2(步骤S5)。然后，在步骤S5中判断为移动车辆1的移动速度V为第一速度V1以下的情况下，驱动控制部52阻断向驱动轮25的动力(步骤S6)。然后，移动车辆1等待下一次速度输入(例如步骤S1)。此外，在步骤S5中判断为移动车辆1的移动速度V大于第一速度V1并且为第二速度V2以下的情况下，驱动控制部52以使移动车辆1的速度成为第一速度V1的方式控制驱动轮25的转速(步骤S7)。此外，在步骤S5判断为移动车辆1的移动速度V大于第二速度V2的情况下，驱动控制部52以使移动车辆1的速度成为第三速度V3的方式控制驱动轮25的转速(步骤S8)。

另一方面，在步骤S3的判断处理中，在驱动控制部52判断为处于正对驱动轮25提供动力的状态的情况下，驱动控制部52进行步骤S5的速度判断。此外，在步骤S4的判断处理中，在驱动控制部52判断为两个驱动轮25的旋转方向和转速不一致的情况下，等待直到两个驱动轮25的旋转方向和转速一致为止。

在步骤S7或步骤S8中进行了针对驱动轮25的控制的情况下，搭乘者判断移动车辆1的行进方向和速度是否为目标的行进方向和速度(步骤S9、S10、S11)。然后，在判断为移动车辆1的行进方向不是目标的方向或速度慢的情况下，搭乘者重新进行蹬地面的动作(步骤S1)。此外，在判断为移动车辆1的速度快的情况下，搭乘者通过用力踩地而对驱动轮25施加外部驱动力(步骤S14)。此外，搭乘者在移动车辆1的行进方向和速度均满足目标的状态下使移动车辆1移动(步骤S12)，重复步骤S9～S12的动作直至到达目的地(步骤S13)。然后，在移动车辆1到达目的地的时间点，搭乘者通过进行用力踩地的动作对驱动轮25施加外部驱动力(步骤S14)。

然后，由于步骤S14中的用力踩地动作而施加的外部驱动力引起对驱动轮25施加的转矩超过预先设定的限制转矩，并且对驱动轮25施加限制转矩以上的转矩的时间的长度超过了预先设定的限制时间，与此相应，驱动控制部52阻断向驱动轮25的动力的供给，成为停止状态(步骤S15、S16)。

根据上述说明，实施方式1的移动车辆1根据驱动轮25的转速计算出驱动轮25由于搭乘者的脚蹬动作而旋转时的移动车辆1的速度，在移动车辆1的移动速度超过预先设定的设定速度的情况下，根据超过的速度，在脚蹬动作后对驱动轮25提供动力。由此，在实施方式1的移动车辆1中，能够以不重复脚蹬动作的方式使移动车辆1以规定的速度动力行驶。此外，在实施方式1的移动车辆1中，能够通过搭乘者用力踩地来对驱动轮25提供停止驱动轮25的外部驱动力，由此使移动车辆1停止。

此外，在实施方式1的移动车辆1中，搭乘者蹬地板面，由此，驱动单元21旋转，驱动轮25的行进方向随着被蹬的方向变化。由此，在实施方式1的移动车辆1中，能够通过搭乘者的脚蹬动作将方向转换为所有方向。

实施方式1的移动车辆1的上述动作能够仅通过搭乘者的脚蹬动作进行，因此移动车辆1的搭乘者在无需手动(hands free)地进行移动车辆1的方向转换和速度调整的同时，无需为了移动而持续进行脚蹬动作。此外，在实施方式1的移动车辆1的操作中，无需在意驱动轮25的朝向或者椅架12的朝向，能够实现搭乘者的直观的操作。由此，能够降低实施方式1的移动车辆1的利用者的疲劳度。并且，由于没有操作设备等复杂的机构，因此也能够防止因操作错误等而引起的失控。

此外，在实施方式1的移动车辆1中，驱动单元21的旋转通过机械结构进行，不需要电控制，因此无需传感器、使用该传感器的控制电路等，所以能够削减部件个数。

实施方式2

在实施方式2中，对作为实施方式1的移动车辆1的变形例的移动车辆2进行说明。需要说明的是，在实施方式2的说明中，对与实施方式1相同的构成要素标注与实施方式1相同的附图标记，并省略其说明。

在图9示出实施方式2的移动车辆2的外观的概略图。在图9中，在上图示出移动车辆2的立体图，在下图示出可知驱动轮为单轮结构的驱动单元80的侧视图。如图9所示，实施方式2的移动车辆2具有驱动轮为单轮的驱动单元80。该驱动单元80的构成是马达驱动器61、马达24以及驱动轮25成为单轮结构的构成。对于该驱动单元80的驱动控制部52，仅仅不进行图8所示的实施方式1的驱动控制部52的动作中的步骤S4的左右轮的旋转方向和速度的一致判断，基本的针对移动车辆的控制与实施方式1的驱动控制部52相同。

这样，即使在将驱动轮设为单轮结构的情况下，也能够通过地板面的材料与驱动轮的材料等的组合来进行没有不协调感的移动车辆2的移动。并且，对于实施方式2的移动车辆2，与实施方式1的移动车辆1相比，能够削减故障发生率高的马达驱动器61、马达24，因此进一步提高可靠性。

实施方式3

在实施方式3中，对作为实施方式1的移动车辆1的变形例的移动车辆3进行说明。需要说明的是，在实施方式3的说明中，对与实施方式1相同的构成要素标注与实施方式1相同的附图标记并省略说明。

在图10示出实施方式3的移动车辆3的外观的概略图。在图10中，省略了落座座椅13和框架轴14的图示，但在移动车辆3中，框架轴14也插入于设于椅架90的中心部的筒。

如图10所示，在实施方式3的移动车辆3中，驱动单元91直接连结于椅架90。并且，连结于椅架90并供框架轴14插入的筒成为单元连结轴20。

就是说，在实施方式3的移动车辆3中，将椅架90和落座座椅13连结的座椅轴作为单元连结轴20发挥功能，驱动单元91不经由单元连结轴20地连结于椅架90。

即使通过这种构成，驱动单元91也以能够旋转的状态连结于落座座椅13，因此实施方式3的移动车辆3能够进行与实施方式1的移动车辆1相同的动作。

其他

即使是椅架12和落座座椅13以不旋转的方式固定地连结的座椅框架一体型的构成，也可以在该座椅框架一体型的落座座椅的下部以能够旋转的状态设置驱动单元21。

并且，即使在将椅架12、落座座椅13以及驱动单元21连结为相对位置和朝向固定的情况下，尽管横向的移动变得困难等移动方向的限制变大，但也能够用移动车辆进行转弯停止的动作。

程序可以使用任何类型的非暂时性计算机可读介质来存储并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的例子包括：磁性存储介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁存储介质(例如磁光盘)、CD-ROM(compact disc read only memory：光盘只读存储器)、CD-R(compact disc recordable：可刻录光盘)、CD-R/W(compact disc rewritable：可重写光盘)以及半导体存储器(例如掩模ROM、PROM(programmable ROM：可编程只读存储器)、EPROM(erasable PROM：可擦除可编程只读存储器)、Flash ROM(闪存只读存储器)、RAM(random access memory：随机存取存储器)等)。程序可以使用任何类型的暂时性计算机可读介质来提供给计算机。暂时性计算机可读介质的例子包括：电信号、光信号以及电磁波。暂时性计算机可读介质可以通过有线通信线路(例如，电线、光纤)或无线通信线路将程序提供给计算机。

根据以上的记载内容，显而易见的是，本公开的实施方式可以以多种方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开的构思和范围，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，所有这些修改都包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种移动车辆，具有：

椅架，具有自由脚轮；

落座座椅，在所述椅架的上方与所述椅架连结；以及

驱动单元，在所述落座座椅的下方，以能够以单元连结轴为中心旋转的方式连结于所述椅架，

所述驱动单元具有：

驱动轮，在相对于所述单元连结轴的中心轴偏离的位置具有旋转轴；

速度检测部，检测所述驱动轮的转速；以及

驱动控制部，根据施加给所述驱动轮的外部驱动力来控制所述驱动轮的速度。

2.根据权利要求1所述的移动车辆，其中，

所述驱动控制部在所述移动车辆的速度为第一速度以下的期间，不对所述驱动轮提供动力，

所述驱动控制部根据所述移动车辆的速度大于所述第一速度并且成为比所述第一速度大的第二速度以下，对所述驱动轮提供使所述移动车辆以所述第一速度移动的动力。

3.根据权利要求2所述的移动车辆，其中，

所述驱动控制部根据所述移动车辆的速度大于所述第二速度，对所述驱动轮提供使所述移动车辆以高于所述第二速度的第三速度移动的动力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动车辆，其中，

所述驱动控制部在由所述外部驱动力对所述驱动轮施加超过预先设定的限制转矩的转矩的时间持续了预先设定的限制时间以上的情况下，停止对所述驱动轮提供动力。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的移动车辆，其中，

所述驱动单元经由所述单元连结轴连结于所述椅架。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的移动车辆，其中，

将所述椅架和所述落座座椅连结的座椅轴作为所述单元连结轴发挥功能，所述驱动单元不经由所述单元连结轴地连结于所述椅架。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的移动车辆，其中，

所述单元连结轴具有将所述驱动轮按压到接地面的附着弹簧。