JP2003237665A - 二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装置 - Google Patents
二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装置Info
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- JP2003237665A JP2003237665A JP2002077257A JP2002077257A JP2003237665A JP 2003237665 A JP2003237665 A JP 2003237665A JP 2002077257 A JP2002077257 A JP 2002077257A JP 2002077257 A JP2002077257 A JP 2002077257A JP 2003237665 A JP2003237665 A JP 2003237665A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小径のホイールによって、回転による反
作用を抑制し、成人の体重を十分に支えうる自立安定性
と、走行面の変化に対応可能な安定性を有する二輪走行
装置を得る。 【解決手段】同一鉛直軸上に、一定かつ同量の質量を有
する２枚のホイールを、一方を正方向、他方を逆方向に
回転するよう、それぞれを別個の電動機によって駆動せ
しめ、高速回転するそれぞれのホイールから発生する反
トルクを相殺するとともに、ホイールのジャイロ効果を
倍加して、鉛直軸又は鉛直面に対して一定の姿勢を保持
する装置を内蔵する。
作用を抑制し、成人の体重を十分に支えうる自立安定性
と、走行面の変化に対応可能な安定性を有する二輪走行
装置を得る。 【解決手段】同一鉛直軸上に、一定かつ同量の質量を有
する２枚のホイールを、一方を正方向、他方を逆方向に
回転するよう、それぞれを別個の電動機によって駆動せ
しめ、高速回転するそれぞれのホイールから発生する反
トルクを相殺するとともに、ホイールのジャイロ効果を
倍加して、鉛直軸又は鉛直面に対して一定の姿勢を保持
する装置を内蔵する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】自走式走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自立走行二輪車における振り子に
よる姿勢保持装置は、振り子自身に姿勢保持機能を有し
ないため、傾斜センサーからの傾斜情報をコンピュータ
によって解析して、頻繁に姿勢の補正を必要としてい
た。
よる姿勢保持装置は、振り子自身に姿勢保持機能を有し
ないため、傾斜センサーからの傾斜情報をコンピュータ
によって解析して、頻繁に姿勢の補正を必要としてい
た。
【０００３】また、単一ジャイロ式の姿勢保持装置にあ
っては、姿勢安定のために大きな直径のホイールが必要
となり、従って大きな反作用を生むこととなる。
っては、姿勢安定のために大きな直径のホイールが必要
となり、従って大きな反作用を生むこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】小径のホイールによっ
て、回転による反作用を抑制し、成人の体重を十分に支
えうる自立安定性と、走行面の変化に対応可能な安定性
を有する二輪走行装置を得る。
て、回転による反作用を抑制し、成人の体重を十分に支
えうる自立安定性と、走行面の変化に対応可能な安定性
を有する二輪走行装置を得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】同一鉛直軸上に、一定か
つ同量の質量を有する２枚のホイールを、一方を正方
向、他方を逆方向に回転するよう、それぞれを別個の電
動機によって駆動せしめ、高速回転するそれぞれのホイ
ールから発生する反トルクを相殺するとともに、ホイー
ルのジャイロ効果を倍加して、鉛直軸又は鉛直面に対し
て一定の姿勢を保持する装置を内蔵する。
つ同量の質量を有する２枚のホイールを、一方を正方
向、他方を逆方向に回転するよう、それぞれを別個の電
動機によって駆動せしめ、高速回転するそれぞれのホイ
ールから発生する反トルクを相殺するとともに、ホイー
ルのジャイロ効果を倍加して、鉛直軸又は鉛直面に対し
て一定の姿勢を保持する装置を内蔵する。
【０００６】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
づき図面を参照して説明する。 図１及び図２の外観に
おいて上部筐体１に方向転換用制動レバー３、３′を有
する停止用制動レバー２を具備して、例えば、右に方向
転換する際には右の方向転換用制動レバー３又は３′を
操作して任意の角度の方向転換をおこない、停止する場
合には、停止用制動レバー２を引く（又は押す）操作に
よって停止する。
づき図面を参照して説明する。 図１及び図２の外観に
おいて上部筐体１に方向転換用制動レバー３、３′を有
する停止用制動レバー２を具備して、例えば、右に方向
転換する際には右の方向転換用制動レバー３又は３′を
操作して任意の角度の方向転換をおこない、停止する場
合には、停止用制動レバー２を引く（又は押す）操作に
よって停止する。
【０００７】下部筐体１２には、走行に必要な装具、す
なわち車輪４、車軸５、車輪を取付けるためのハブ６、
車軸を下部筐体１２と連結するためのサスペンション
７、動力伝動装置カバー８、相対するハブ６を連結する
１対の鋼製ロッド、上部筐体１を懸架するための上部筐
体懸架軸１０、懸架具兼カバー１１、１１′及び制動装
置２０を１対具備している。
なわち車輪４、車軸５、車輪を取付けるためのハブ６、
車軸を下部筐体１２と連結するためのサスペンション
７、動力伝動装置カバー８、相対するハブ６を連結する
１対の鋼製ロッド、上部筐体１を懸架するための上部筐
体懸架軸１０、懸架具兼カバー１１、１１′及び制動装
置２０を１対具備している。
【０００８】請求項１を実現するために、図３、図４、
図５、図６、図７に示すがごとく、上部筐体１の内部の
同一鉛直軸を中心とする、同一形状、同一質量を有する
２枚のホイール２４、２５を、軸受けを介してホイール
支持枠１４に具備して、それぞれ別個の電動機２６、２
７によって、高速に、一方を正回転、他方を逆回転させ
ることにより、ジャイロ効果、すなわち初期姿勢保持力
を発生させる。
図５、図６、図７に示すがごとく、上部筐体１の内部の
同一鉛直軸を中心とする、同一形状、同一質量を有する
２枚のホイール２４、２５を、軸受けを介してホイール
支持枠１４に具備して、それぞれ別個の電動機２６、２
７によって、高速に、一方を正回転、他方を逆回転させ
ることにより、ジャイロ効果、すなわち初期姿勢保持力
を発生させる。
【０００９】２枚のホイール２４、２５を、軸受けを介
して具備しているホイール支持枠１４は、本装置の進行
方向すなわちピッチング軸に対して直角に交わる回転軸
２９に装着されているが、通常はウオームギア１５及び
ホイール支持枠調整ギア２８によって固着状態となって
いる。
して具備しているホイール支持枠１４は、本装置の進行
方向すなわちピッチング軸に対して直角に交わる回転軸
２９に装着されているが、通常はウオームギア１５及び
ホイール支持枠調整ギア２８によって固着状態となって
いる。
【００１０】本装置の走行面の状況により本装置が前又
は後ろに傾斜した場合には、２枚のホイール２４、２５
のジャイロ効果、すなわち初期姿勢保持力によって、変
動後の中心軸ｙ′から初期の中心軸すなわち鉛直軸ｙに
復元する。
は後ろに傾斜した場合には、２枚のホイール２４、２５
のジャイロ効果、すなわち初期姿勢保持力によって、変
動後の中心軸ｙ′から初期の中心軸すなわち鉛直軸ｙに
復元する。
【００１１】本装置の走行のために、下部筐体１２の内
部に図７に示すがごとく、差動回転装置１８、減速伝動
装置１９、制動装置２０、動力用電動機２１、電源開閉
器２２、蓄電池２３を具備し、通常の走行においては、
動力用電動機２１による回転力を減速伝動装置１９によ
って任意の減速をなし、差動回転装置１８に回転を伝え
車軸を回転する。
部に図７に示すがごとく、差動回転装置１８、減速伝動
装置１９、制動装置２０、動力用電動機２１、電源開閉
器２２、蓄電池２３を具備し、通常の走行においては、
動力用電動機２１による回転力を減速伝動装置１９によ
って任意の減速をなし、差動回転装置１８に回転を伝え
車軸を回転する。
【００１２】請求項２を実現するために、図７に示すが
ごとく方向転換用制動レバー３、３′のいずれか任意の
側のレバーを操作することにより、任意の側の制動装置
２０の働きにより、任意の側の車軸５及び車輪４の回転
を停止又は減速して、差動装置１８の働きにより、任意
の側の車輪４の接地点を中心に本装置が回転して方向転
換をおこなうことが出来る。
ごとく方向転換用制動レバー３、３′のいずれか任意の
側のレバーを操作することにより、任意の側の制動装置
２０の働きにより、任意の側の車軸５及び車輪４の回転
を停止又は減速して、差動装置１８の働きにより、任意
の側の車輪４の接地点を中心に本装置が回転して方向転
換をおこなうことが出来る。
【００１３】請求項３を実現するために、停止用制動レ
バー２を本装置の操縦者が手前（本図の場合）に引くこ
とにより、支点３１を中心とする回転によって、ロッド
３２がアングル３２を牽引し、ブレーキパッド３５（ド
ラム式制動装置においてはシュウ）が制動用ディスク３
４（ドラム式制動装置においてはドラム）を狭窄して、
車軸５の回転を停止又は減速する。
バー２を本装置の操縦者が手前（本図の場合）に引くこ
とにより、支点３１を中心とする回転によって、ロッド
３２がアングル３２を牽引し、ブレーキパッド３５（ド
ラム式制動装置においてはシュウ）が制動用ディスク３
４（ドラム式制動装置においてはドラム）を狭窄して、
車軸５の回転を停止又は減速する。
【００１４】同時に、動力用電源を電流開閉器２２開く
ことにより遮断する。
ことにより遮断する。
【００１５】請求項４を実現するために、図９に示すが
ごとく傾斜センサー１７によって本装置のピッチング軸
における微小な補正が必要になった場合には、傾斜セン
サー１７からの傾斜情報を、差動回路及び微分回路１６
によって解析し、補正の方向、すなわち、正回転又は逆
回転のいずれか、及び補正量を求め、それらの値を姿勢
微調整用電動機１５に与えて、ウオームギア１４を回転
させることにより、ホイール支持枠１３の取付け角を調
整して、２枚のホイール２４、２５のジャイロ効果、す
なわち初期姿勢保持力を発生させて、姿勢を復元させ
る。
ごとく傾斜センサー１７によって本装置のピッチング軸
における微小な補正が必要になった場合には、傾斜セン
サー１７からの傾斜情報を、差動回路及び微分回路１６
によって解析し、補正の方向、すなわち、正回転又は逆
回転のいずれか、及び補正量を求め、それらの値を姿勢
微調整用電動機１５に与えて、ウオームギア１４を回転
させることにより、ホイール支持枠１３の取付け角を調
整して、２枚のホイール２４、２５のジャイロ効果、す
なわち初期姿勢保持力を発生させて、姿勢を復元させ
る。
【００１６】前段において復元した角度又は復元量は傾
斜センサー１７によって、差動回路及び微分回路１６に
フィードバックされ、補正操作は終了する。
斜センサー１７によって、差動回路及び微分回路１６に
フィードバックされ、補正操作は終了する。
【００１７】本請求項における補正操作は手動の操作板
によっても可能である。
によっても可能である。
【００１８】請求項５を実現するために、下部筐体１２
に２枚のホイール２４、２５を収納した、上部筐体１を
本装置の進行方向すなわちローリング軸上に上部筐体懸
架軸１１を懸架具兼カバー１１、１１′によって設け、
上部筐体１を懸架して振り子状に動作可能なものとし、
上部筐体１は内部に収納した２枚のホイール２４、２５
のジャイロ効果によって、ローリング軸に対しては、走
行面の変化にかかわり無く、常に一定の姿勢を保つこと
が可能である。
に２枚のホイール２４、２５を収納した、上部筐体１を
本装置の進行方向すなわちローリング軸上に上部筐体懸
架軸１１を懸架具兼カバー１１、１１′によって設け、
上部筐体１を懸架して振り子状に動作可能なものとし、
上部筐体１は内部に収納した２枚のホイール２４、２５
のジャイロ効果によって、ローリング軸に対しては、走
行面の変化にかかわり無く、常に一定の姿勢を保つこと
が可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】高速回転するホイールのジャイロ効果によ
って自立姿勢を保持するため、操縦のために特別な練習
を必要とせず、走行を停止している最中でも、自立姿勢
を保持することが可能である。
って自立姿勢を保持するため、操縦のために特別な練習
を必要とせず、走行を停止している最中でも、自立姿勢
を保持することが可能である。
【００２１】自立姿勢を保持するために、正方向、逆方
向に同一の鉛直軸を中心に高速で回転する、２枚のホイ
ールのジャイロ効果を利用しているため、それぞれのホ
イールから発生する反作用すなわち反トルクを相殺し、
方向のずれが生じない。
向に同一の鉛直軸を中心に高速で回転する、２枚のホイ
ールのジャイロ効果を利用しているため、それぞれのホ
イールから発生する反作用すなわち反トルクを相殺し、
方向のずれが生じない。
【００２２】単一のホイールによるジャイロ効果を発生
させる場合に比較してホイールの直径を小さくすること
ができ、反トルクの相殺効果と両立出来る。
させる場合に比較してホイールの直径を小さくすること
ができ、反トルクの相殺効果と両立出来る。
【００２３】走行面の状況にかかわり無く、操縦者が搭
乗する上部筐体は水平を保つことが出来る。
乗する上部筐体は水平を保つことが出来る。
【図１】本装置の正面図である。
【図２】本装置の左側面図である。
【図３】上部筐体の正面断面図である。
【図４】上部筐体の左側面断面図である。
【図５】本装置のジャイロ効果によるピッチング軸に対
する復元の様子を示す図である。
する復元の様子を示す図である。
【図６】ホイールのジャイロ効果による初期姿勢への復
元の様子を示す図である。
元の様子を示す図である。
【図７】本装置の走行及び操縦系統を示す全体構成図で
ある。
ある。
【図８】停止用制動系統を示す断面図である。
【図９】傾斜センサーの模式図である。
【図１０】姿勢微調整のための制御系統を示す図であ
る。
る。
１ 上部筐体
２ 停止用制動レバー
３、３′ 方向転換用制動レバー
４ 車輪
５ 車軸
６ ハブ
７ サスペンション
８ 動力伝動装置カバー
９ ハブ連結ロッド
１０ 上部筐体懸架軸
１１、１１′ 懸架具兼カバー
１２ 下部筐体
１３ ホイール支持枠
１４ ウオームギア
１５ 姿勢微調整用電動機
１６ 差動回路及び微分回路
１７ 傾斜センサー
１８ 差動回転装置
１９ 減速伝動装置
２０ 制動装置
２１ 動力用電動機
２２ 電流開閉器
２３ 蓄電池
２４ 正回転ホイール
２５ 逆回転ホイール
２６ 正回転用電動機
２７ 逆回転用電動機
２８ ホイール支持枠調整ギア
２９ ホイール支持枠回転軸
３０ スプリング又はダンパー
３１ 支点
３２ 制動レバー及びアングル連結ロッド
３３ アングル
３４ 制動用ディスク
３５ 制動用パッド
Ｇ 重力方向
Ｌ 車輪間隔
ｙ 鉛直軸
ｙ′ 変動軸
α 停止用制動レバー操作角
α′ アングル移動角
θ 傾斜角
Claims (5)
- 【請求項１】 筐体内部の同一鉛直軸を中心とする、一
定かつ同量の質量を有する２枚のホイールを、一方を正
方向、他方を逆方向に回転するよう、それぞれを別個の
電動機によって駆動せしめ、高速回転するそれぞれのホ
イールから発生する反トルクを相殺するとともに、ホイ
ールのジャイロ効果を倍加して、鉛直軸又は鉛直面に対
して一定の姿勢を保持しながら、電動機又は内燃機関に
よって発生させた回転力を、動力伝動装置、すなわち、
減速装置、差動装置、車軸によって左右に相対する車輪
を回転させて自立走行が可能な二重反転ホイールを内蔵
する自立式二輪走行装置。 - 【請求項２】 請求項１の装置において、方向転換を目
的として左右の車軸に装着した制動装置と連動する、筐
体外部に取付けられた右及び左の制動レバーのうち、任
意の側のレバーを操作することにより、連動する任意の
側の制動装置が車軸の回転を停止又は減速することによ
り、差動装置が作動して方向転換が可能な二重反転ホイ
ールを内蔵する自立式二輪走行装置。 - 【請求項３】 請求項１の装置において、筐体外部に設
置された停止レバーの操作によって、電動機又は内燃機
関からの回転力の伝動を遮断又は減速するとともに、左
右の制動装置を同時に作動させて、走行を停止させるこ
とが可能な二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行
装置。 - 【請求項４】 請求項１の装置において、ピッチング軸
における姿勢の補正を目的として、傾斜センサー、差動
回路、微分回路、姿勢制御用電動機、ウオームギアを内
蔵して、傾斜センサーからの傾き情報にもとづき、差動
回路によって回転方向を、微分回路によって回転量を求
め、演算結果を姿勢制御用電動機に与えて、ウオームギ
アを回転させ、当該ウオームギアが取付けられたホイー
ル枠、いわゆるジンバルの取付け角を調整することによ
り、ホイールの復元力を生じせしめて、初期の姿勢を保
持可能な二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装
置。 - 【請求項５】 請求項１の装置において、ローリング軸
における姿勢を保持するために、動力伝動装置すなわ
ち、走行用電動機、減速装置、差動装置を内蔵する下部
筐体と、二重反転ホイールを内蔵する上部筐体に分離し
て、当該上部筐体を下部筐体上部の、ローリング軸上の
２点間に、振り子状に懸架することにより、ローリング
軸の変化を吸収可能な二重反転ホイールを内蔵する自立
式二輪走行装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077257A JP2003237665A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077257A JP2003237665A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003237665A true JP2003237665A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27785239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002077257A Pending JP2003237665A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 二重反転ホイールを内蔵する自立式二輪走行装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003237665A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095823A1 (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Equos Research Co., Ltd. | 車両 |
| JP2007038962A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Equos Research Co Ltd | 車両 |
| JP2007203965A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Toyota Motor Corp | 倒立車輪型の走行体 |
| WO2007129505A1 (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Equos Research Co., Ltd. | 車両、特性量推定装置及び搭載物判定装置 |
| JP2007302061A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Equos Research Co Ltd | 車両 |
| WO2008081815A1 (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-10 | Equos Research Co., Ltd. | 走行車両 |
| JP2015112921A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 株式会社ジェイテクト | ２輪倒立振子型車両 |
| WO2017024715A1 (zh) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 上海慧流云计算科技有限公司 | 两轮平衡设备浮空跑飞回地方法及两轮平衡设备 |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002077257A patent/JP2003237665A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095823A1 (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Equos Research Co., Ltd. | 車両 |
| US8016060B2 (en) | 2005-03-11 | 2011-09-13 | Equos Research Co., Ltd. | Vehicle |
| JP2007038962A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Equos Research Co Ltd | 車両 |
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| JPWO2008081815A1 (ja) * | 2006-12-27 | 2010-04-30 | 株式会社エクォス・リサーチ | 走行車両 |
| JP5110320B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-12-26 | 株式会社エクォス・リサーチ | 走行車両 |
| JP2015112921A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 株式会社ジェイテクト | ２輪倒立振子型車両 |
| WO2017024715A1 (zh) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 上海慧流云计算科技有限公司 | 两轮平衡设备浮空跑飞回地方法及两轮平衡设备 |
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