JP2004217170A - ２輪車および車体制動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正常動作時の機動性を損なうことなく、動作異常時に車輪を補助して車体を安定した姿勢に保持できる２輪車を提供する。
【解決手段】２輪車に何らかの異常が検出されると、補助輪アクチュエータ１１４によって凸部４７と凹部４６との係合が解除され、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４と一体となって第１の補助輪４１が路面３０に向けて飛び出す。正常動作時には、第１の補助輪４１はステップ台１１内に収納されている。
【選択図】 図４
【解決手段】２輪車に何らかの異常が検出されると、補助輪アクチュエータ１１４によって凸部４７と凹部４６との係合が解除され、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４と一体となって第１の補助輪４１が路面３０に向けて飛び出す。正常動作時には、第１の補助輪４１はステップ台１１内に収納されている。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助輪を備えた２輪車、並びに車体の移動を制動する車体制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人を乗せて走行する２輪車が知られている。
このような２輪車は、車輪の駆動制御が正常に行われている場合には、自律的に安定して倒立する。
例えば、下記特許文献１には、自律的な安定が損なわれた場合に、車輪を補助する補助輪を備えた２輪車が開示されている。
この補助輪は、自律的な安定が損なわれるなどの動作異常時のみならず、自律して安定が保たれている動作正常時でも常に車輪を補助している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０１−３１６８１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２輪車のように、動作正常時に補助輪が車輪を補助していると、２輪車の機動性を損なってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するものであり、本発明は、正常動作時の機動性を損なうことなく、動作異常時に車輪を補助して車体を安定した姿勢に保持できる２輪車を提供することを目的とする。
また、走行する車体を効果的に制動できる車体制動装置、並びに当該車体制動装置を用いた２輪車を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明の２輪車は、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、前記第１の車輪および前記第２の車輪を補助する第１の状態と、前記第１の状態に移行するまでの第２の状態とを有する第３の車輪と、前記車体の走行の異常を検出すると、前記第３の車輪を前記第２の状態から前記第１の状態に移行させる制御手段とを有する。
【０００７】
第１の発明の２輪車の作用は以下のようになる。
第１の車輪および第２の車輪が、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、車体が走行する。
制御手段が、前記車体の走行の異常を検出すると、第３の車輪を前記第２の状態から前記第１の状態に移行させる。
これにより、第３の車輪が第１の状態において、前記第１の車輪および前記第２の車輪を補助する。
【０００８】
第２の発明の車体制動装置は、車体が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する。
【０００９】
第２の発明の車体制動装置の作用は以下のようになる。
制御手段が、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を第１の状態から第２の状態に移行させる。
これにより、制動手段において、路面に向けての制動面の移動のロックが解除されて、前記制動面が前記路面に当接する。
【００１０】
第３の発明の２輪車は、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、前記第１の車輪および前記第２の車輪が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わる２輪車について説明する。
第１実施形態
本実施形態は、第１の発明に対応している。
図１は、本実施形態に係る２輪車１０の構成図である。
図１（Ａ）は側面側の構成図、図１（Ｂ）は正面側の構成図である。
図１に示すように、２輪車１０は、例えば、ステップ台１１、第１のモータ１２、第２のモータ１３、第１の伝達・減速機構１４、第２の伝達・減速機構１５、第１の車輪１６、第２の車輪１７、ステー１８、ハンドル１９、センサ群２０、バッテリ２１、補助輪駆動部２２および車輪駆動部２３を有する。
ここで、車輪駆動部２３が本発明の駆動制御装置に対応し、第１の車輪１６が本発明の第１の車輪に対応し、第２の車輪１７が本発明の第２の車輪に対応している。
【００１２】
２輪車１０では、動作正常時に収納状態（本発明の第２の状態）となり、動作異常時に路面３０に向けて飛び出して第１の車輪１６および第２の車輪１７を補助する状態（本発明の第１の状態）に移行する第１の補助輪４１および第２の補助輪６０（図３に図示）を有することを特徴としている。
【００１３】
図１に示すように、第１の車輪１６および第２の車輪１７は、路面３０とそれぞれ接点３５，３６で接触している。
ステップ台１１は、操車者の重心が移動すると、それに応じて、車軸を中心としてステップ台１１は＋、−方向に傾く。
本実施形態において、ステップ台１１の＋方向の傾きは、図１（Ａ）においてステップ台１１の進行方向側が図中上方向に上がることをいい、−方向の傾きは、図１（Ａ）において、ステップ台１１の進行方向反対側の部分が図中上方向に上がることをいう。
【００１４】
ステップ台１１には、乗車時にユーザが両足を乗せる。
第１のモータ１２および第２のモータ１３は、例えば巻線コイルなどを用いた電動機である。
第１のモータ１２は、車輪駆動部２３からの第１の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第１の伝達・減速機構１４を介して第１の車輪１６の車軸に伝達する。
第２のモータ１３は、車輪駆動部２３からの第２の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第２の伝達・減速機構１５を介して第２の車輪１７の車軸に伝達する。
【００１５】
ステップ台１１には、ステー１８を介してハンドル１９が設けられている。
ハンドル１９には、乗車時にユーザの両手が掛けられる。
ステップ台１１には、水平方向に対してのステップ台１１の傾きを検出する傾きセンサなどのセンサ群２０が設けられている。
【００１６】
〔センサ群２０〕
図２は、図１に示すセンサ群２０、補助輪駆動部２２および車輪駆動部２３、並びに制御部１２０等を説明するための図である。
補助輪駆動部２２および制御部１２０が本発明の制御手段に対応し、車輪駆動部２３が本発明の駆動手段に対応している。
図２に示すように、センサ群２０は、例えば、安全監視センサ１０１、ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４を有する。
【００１７】
ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４は、例えば、ジャイロや、回転角度に応じて抵抗値が変化する回転式可変抵抗器の回転軸に対して重量中心が回転軸からずれた剛性の錘を備えたものである。
安全監視センサ１０１は、例えば、補助輪の飛び出し機構の不具合を常時監視し、２輪車１０の走行の信頼性を確保するために用いられる。
制御部１２０が、安全監視センサ１０１からの検出信号を基に、補助輪の飛び出し動作を制御し、表示部による表示や音などにより警報を出力する。
なお、安全監視センサ１０１、ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４の取り付け位置に制限はない。
【００１８】
〔バッテリ２１〕
バッテリ２１は、図２に示すように、補助輪駆動部２２、駆動部２３および制御部１２０を含む２輪車１０の各構成要素に電力を供給する。
【００１９】
〔補助輪駆動部２２〕
補助輪駆動部２２は、例えば、駆動回路１１２、駆動回路１１３、補助輪アクチュエータ１１４、並びに補助輪アクチュエータ１１５を有する。
駆動回路１１２は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを補助輪アクチュエータ１１４に出力する。
駆動回路１１３は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを補助輪アクチュエータ１１５に出力する。
補助輪アクチュエータ１１４は、後述するように、収納状態（収納位置）から補助状態（補助位置）への第１の補助輪４１の移動を駆動する。
補助輪アクチュエータ１１５は、後述するように、収納状態から補助状態への第２の補助輪６０の移動を駆動する。
【００２０】
〔車輪駆動部２３〕
車輪駆動部２３は、例えば、駆動回路１１０および駆動回路１１１を有する。駆動回路１１０は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを第１のモータ１２に出力する。
駆動回路１１１は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを第２のモータ１３に出力する。
【００２１】
〔制御部１２０〕
制御部１２０は、例えば、操車者によるハンドル１９等の操作に応じた回転信号を基に、２輪車１０が上記操作に応じた回転を行うように、駆動回路１１０，１１１に出力する制御信号を生成して、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転を制御する。
【００２２】
また、制御部１２０は、センサ群２０の各センサからの検出信号を入力し、この検出信号を基に、駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３に出力する駆動信号を生成する。
具体的には、制御部１２０は、センサ群２０の各センサからの検出信号を基に２輪車１０の異常を検出し、その結果を基に、駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３に出力する駆動信号を生成する。
制御部１２０は、例えば、以下の場合に、異常を検出する。
（１）操車者によって図示しない非常停止スイッチが押された場合。
（２）バッテリ２１の電圧が規定値より低下した場合。
（３）駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３、センサ群２０、第１のモータ１２、第２のモータ１３、補助輪アクチュエータ１１４および補助輪アクチュエータ１１５と、制御部１２０との間で通信異常が発生した場合。
（４）第１のモータ１２および第２のモータ１３の定格トルクを越える負荷が規定時間以上（例えば５秒以上）加わった場合。
（５）駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３内の放熱器に設置されたサーミスタセンサの検出温度が規定値を超えた場合。
（６）駆動回路１１０および駆動回路１１１からの駆動信号と、第１のモータ１２および第２のモータ１３の回転角度検出出力とが所定の基準値以上が乖離した場合。
【００２３】
（７）制御部１２０で所定時間内に演算結果が出力されない場合や、制御部１２０が所定の記憶データを参照出来ない等によるエラーが生じた場合。
（８）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ピッチ角検出センサ１０２の検出信号が示すステップ台１１のピッチ角が、正常とみなされる角度（例えば±３°）を超えた場合。この場合は、ステップ台１１に転倒の危険があるとみなされる。
（９）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ヨー角検出センサ１０４の検出信号が示すステップ台１１のヨー角が、正常とみなされる角度（例えば±１０°）を超えた場合。この場合は、ステップ台１１に転倒の危険があるとみなされる。
（１０）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ロール角検出センサ１０３の検出信号が示すステップ台１１のロール角速度が、正常とみなされる速度（例えば遠心力０．３Ｇ）を越えた場合。この場合は、操車者が振り落とされるとみなされる。
（１１）安全監視センサ１０１による安全装置に故障や不具合が認められた場合。
【００２４】
図３は、図１に示す２輪車１０の補助輪駆動に係わる構成を示す２輪車１０の側面側の構成図である。
図３に示すように、２輪車１０は、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を備えている。
【００２５】
〔第１の補助輪４１〕
先ず、図３に示す第１の補助輪４１の周辺、並びに手動レバー２６の周辺の構成を説明する。
図４は、図３に示す第１の補助輪４１の周辺、並びに手動レバー２６の周辺の構成を説明するための図である。
【００２６】
図３および図４に示すように、ステップ台１１には、動作正常時において、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２が収容されている。すなわち、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２は、路面３０に接触していない。
第１の補助輪４１の回転軸は、筒状のステー１８内に設けられた軸部４４の一端に固定され、第１の補助輪４１は当該回転軸を中心に回転する。
軸部４４の他端は、コイルバネ４５の一端に固定されている。軸部４４は、コイルバネ４５によって、第１の補助輪４１を路面３０に向けて移動させる向きに付勢されている。
また、ステー１８内で、コイルバネ４５の他端は、連結部４８の一端に支持されている。
【００２７】
また、軸部４４には、補助輪アクチュエータ１１４側に凹部４６が設けられている。
凹部４６内には、動作正常時において、凸部４７が嵌め込まれている。これにより、コイルバネ４５の付勢力（弾性力）による軸部４４の移動がロックされている。
凸部４７は、動作異常時において、図５に示すように、補助輪アクチュエータ１１４によって、凹部４６から外れる位置に移動し（図４中右向きに移動し）、上記ロックを解除する。これにより、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４が移動し（図４中下向きに移動し）、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。
すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
【００２８】
図４に示すように、連結部４８の他端は、回転軸５０、連結部（リンクシャフト）５１および回転軸５２を介して、手動レバー２６に連結している。
操車者が、図６中矢印の向きに手動レバー２６を引くと、回転軸５０および回転軸５２が回転すると共に連結部５１が移動し、連結部５１の先端が連結部４８を、第１の補助輪４１が路面３０に向かう方向（図６中下向き）に押圧する。
これにより、軸部４４の凹部４６内に凸部４７が嵌め込まれた状態（ロック状態）で、連結部４８、コイルバネ４５、軸部４４、補助輪アクチュエータ１１４および第１の補助輪４１が一体となって、図６中下向きに移動し、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
ステー１８の操作による第１の補助輪４１の飛び出し動作は、例えば、操車者が何らかの異常事態を検出した場合の他、２輪車１０の停車時に第１の補助輪４１をスタンドとして機能させる場合にも行われる。
【００２９】
また、センサ５６は、例えば、図２に示す安全監視センサ１０１として機能し、軸部４４の移動による磁力の変化を検出することで、軸部４４の移動を検出する。具体的には、センサ５６は、軸部４４の移動を検出することで、第１の補助輪４１が路面３０に向けて飛び出したか否かを検出する。
センサ５６は、検出信号を制御部１２０に出力する。
【００３０】
〔第２の補助輪６０〕
次に、図３に示す第２の補助輪６０の周辺の構成を説明する。
図７は、図３に示す第２の補助輪６０の周辺の構成を説明するための図である。
図７に示すように、第２の補助輪６０は、回転軸６１を中心に回転する。
回転軸６１は、アーム６２の一端に固定されている。
アーム６２の他端は、ステップ台１１に固定された回転軸６３を中心に回転する。
アーム６２の連結部６４は、コイルバネ６５の一端に固定されている。
なお、連結部６４は、アーム６２に固定されたリンクアームに取り付けられていてもよい。
コイルバネ６５の他端は、ステップ台１１に固定された固定部６６に固定されている。
アーム６２は、動作正常時において、図７に示す回転位置（本発明の第２の状態）にあり、アーム６２の一部を構成する凸部６７が、凸部６８と係合して、コイルバネ６５の付勢力によるアーム６２の回転がロックされている。これにより、第２の補助輪６０は、路面３０には接触しない、すなわち収納状態になっている。
【００３１】
補助輪アクチュエータ１１５は、動作異常時に、凸部６７との係合を外す向き、図７中左向きに凸部６８を移動する。
これにより、凸部６７と凸部６８との係合が外れ、コイルバネ６５の付勢力により、アーム６２が図７中矢印の向きに回転して、図８に示すように、路面３０に向けて第２の補助輪６０が飛び出す。
このとき、アーム６２が、ステップ台１１に固定されたストッパーピン６９に当たり、所定の角度で固定される。当該所定の角度は、例えば、路面３０の垂線に対して、アーム６２の回転軸６３と回転軸６１との中心がずれており、上方より第２の補助輪６０に負荷が掛かった場合、アーム６２に生ずる回転モーメントをストッパーピン６９で受けるように規定される。
なお、上述した第１の補助輪４１および第２の補助輪６０は、上述したように路面３０に向けて飛び出した後に、上述した正常状態の位置に手動で復帰される。
【００３２】
本発明は、例えば、図９に示すように、図７および図８に示す第２の補助輪６０およびその周辺要素を含む第２の補助輪機構７０と同じ構成の第２の補助輪機構７０ａを、図４〜図６に示す構成に第１の補助輪４１の構成に代えて、２輪車１０の進行方向側に設けてもよい。
【００３３】
以下、２輪車１０の動作例を説明する。
〔第１の動作例〕
当該動作例では、２輪車１０に異常が発生した場合を説明する。
図２に示す制御部１２０が、センサ群２０の各センサからの検出信号、あるいは図示しない非常停止スイッチの押下などを基に、２輪車１０の動作異常を検出すると、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０の飛び出しを指示する制御信号を駆動回路１１２および駆動回路１１３にそれぞれ出力する。
駆動回路１１２および駆動回路１１３は、当該制御信号を制御部１２０から入力すると、補助輪アクチュエータ１１４および補助輪アクチュエータ１１５に駆動信号を出力する。
補助輪アクチュエータ１１４が、駆動回路１１２からの駆動信号を基に、図５に示すように、凸部４７を凹部４６から外れる位置に移動し（図４中右向きに移動し）、凹部４６と凸部４７とのロックを解除する。
これにより、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４が移動し（図５中下向きに移動し）、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
【００３４】
また、補助輪アクチュエータ１１５が、駆動回路１１３からの駆動信号を基に、図８に示すように、凸部６７との係合を外す向き（図７中左向き）に凸部６８を移動する。
これにより、凸部６７と凸部６８との係合が外れ、コイルバネ６５の付勢力により、アーム６２が図７中矢印の向きに回転して、図８に示すように、路面３０に向けて第２の補助輪６０が飛び出す。
また、制御部１２０は、例えば、駆動回路１１０および駆動回路１１１に停止を指示する制御信号を出力する。これにより、第１のモータ１２および第２のモータ１３による第１の車輪１６および第２の車輪１７の駆動が停止する。
【００３５】
上述したように、２輪車１０は、制御部１２０が２輪車１０の異常を検出すると、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２を自動的に路面３０に向けて飛び出させる。
そのため、２輪車１０が転倒することを防止し、２輪車１０を安全に停止させる事が可能である。
また、２輪車１０によれば、動作正常時には、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０が収納状態になっており、路面３０に接触していないため、２輪車１０の機動性が失われる事がない。
また、２輪車１０の動作異常状態から動作正常状態に復帰した場合には、例えば、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を手動で格納することができる。
【００３６】
〔第２の動作例〕
当該動作例では、２輪車１０が正常状態である場合を説明する。
第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転しない状態においては、傾き角度θが零となる場合以外に安定点は存在しない。しかしながら、この安定点は不安定平衡点であるので、少しでも傾き角度θが零以外の値からずれるとステップ台１１は車軸を中心として路面に接するまで回転する。
【００３７】
次に、第１のモータ１２および第２のモータ１３によって第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転駆動されると、モータを構成するロータとステータの両者は他の一方に対して相対的に回転運動をする。
回転ロータ型のモータにおいては、ステータはモータを覆う外部の一部をなし、外囲部はステップ台１１に固定され、モータの回転は外囲部に対する相対運動として生じる。
したがって、モータの回転軸に負荷が結合されている場合においては、この負荷の大きさに応じて、ステップ台１１を＋、―に傾けるモータ反作用力が生じる。
このときの負荷の大きさは、路面３０を第１の車輪１６および第２の車輪１７が転がる場合の転がり摩擦力を第１のモータ１２および第２のモータ１３の回転軸において換算した値である。
ステップ台１１は１枚の剛性の高い板で構成されているので、ステップ台１１に加わるモータ反作用力は第１のモータ１２および第２のモータ１３によるモータ反作用力の合成力となる。
【００３８】
一方、ステップ台１１に乗った操車者が重心の位置を変化すると、車軸を中心としてステップ台１１に重心位置と車軸とを結ぶ線（重心回転軸）の距離と重力加速度の重心回転軸と直交する成分との積に応じる大きさの回転力が、ステップ台１１を車軸の回りに生じる。
モータ反作用力と、この回転力の大きさとが等しい場合は、ステップ台１１の傾き角度θは維持されるので、搬送装置が路面と接触をすることがない。また、第１のモータ１２および第２のモータ１３は、回転し続けるので２輪車１０は移動し続ける。
このときの、２輪車１０が進行方向に移動する向きに第１のモータ１２および第２のモータ１３が回転をすると、トルク反作用は、ステップ台１１の傾きθを増加させる方向に働く。
そして、ステップ台１１の傾き角度θが正方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触するに至る。ここで、ステップ台１１の傾き角度θをセンサ群２０で検出して第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルク反作用を弱めるように調整すれば、ステップ台１１の傾き角度θは減少する。
【００３９】
逆に、ステップ台１１の傾き角度θが負の場合に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクに変化がなければ、ステップ台１１の傾き角度θは負の方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触する。
ここで、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げると、トルク反作用も増加してステップ台１１の傾き角度θは減少する。第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げることは、モータの回転数を上げることであるので、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転数も上がり、２輪車１０の走行速度は速くなる。
本実施形態では、駆動部２３が、ステップ台１１の傾き角度θを基に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを制御することで、２輪車１０を安定した姿勢に保持する。
【００４０】
第２実施形態
当該実施形態は、第２の発明および第３の発明に対応した実施形態である。
上述した第１実施形態では、動作正常時から動作異常時への移行したときに、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を路面３０に向けて飛び出させて、２輪車１０の姿勢を安定に保持する場合を例示した。
本実施形態では、動作正常時から動作異常時に移行したときに、制動面を有する制動手段を路面に向けて飛び出させて、路面３０を安定した姿勢で停止させる場合を説明する。
なお、本実施形態の２輪車は、例えば、第１実施形態の構成を全て有している。なお、本発明では、第１実施形態の構成のうち、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２に係わる構成を有していなくてもよい。
【００４１】
図１０は、本実施形態の２輪車２１０に設けられた制動機構を説明するための図である。
図１０に示すように、２輪車２１０には、制動手段として、ソリ形状の制動部２１１を有している。
図１０は、制動部２１１が飛び出して路面３０に接触している状態を示している。
【００４２】
図１１は、制動部２１１の構成を説明するための図であり、図１１（Ａ）は正面（ステップ台１１の上方から見た）図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ａの側から見た側面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ｂの側から見た側面図である。
図１２（Ａ）は図１１（Ａ）に示す制動用ベース８０付近の拡大図、図１２（Ｂ）は図１１（Ｂ）に示す制動用ベース８０付近の拡大図である。
【００４３】
例えば、図１２に示す駆動機構、並びに制動部２１１が本発明の制動手段に対応し、図２に示す制御部１２０が本発明の制御手段に対応している。
【００４４】
図１２に示すように、ステップ台１１に固定された制動用ベース８０内に、コイルバネ８１，８２、第１の移動体８３、第２の移動体８４が収容されている。
なお、本実施形態の制動機構は、例えば、ステップ台１１の第１の車輪１６と第２の車輪１７との間に設けられている。
コイルバネ８１および８２の一端は、それぞれ制動用ベース８０あるいはステップ台１１に固定された固定部８５に固定されている。
また、コイルバネ８１の他端は第１の移動体８３に固定され、コイルバネ８２の他端は第２の移動体８４に固定されている。
第１の移動体８３にはロッド９５の一端が回転自在に取り付けられ、第２の移動体８４にはロッド９６の一端が回転自在に取り付けられている。
また、ロッド９５の他端は、制動部２１１の回転軸９７を介して制動部２１１の一端に連結されている。
ロッド９６の他端は、制動部２１１の回転軸９８を介して制動部２１１の他端に連結されている。
【００４５】
制動用ベース８０あるいはステップ台１１には、ソレノイドバルブ９０，９１が固定されている。
ソレノイドバルブ９０は、例えば、図２に示す制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路に出入させる。
具体的には、ソレノイドバルブ９０は、動作正常時に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路内に位置させ、コイルバネ８１の付勢力によって固定部８５に向けて付勢された第１の移動体８３（図１２中点線）の固定部８５に向けての移動をロックする。
また、ソレノイドバルブ９０は、動作異常時に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路の外側に位置させる。これにより、後述する第２の移動体８４の移動による作用と共に、連動コイルバネ８１の付勢力によって第１の移動体８３が固定部８５に向けて移動し（図１２中実線）、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａを路面３０に接触させる。
【００４６】
ソレノイドバルブ９１は、例えば、図２に示す制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路に出入りさせる。
具体的には、ソレノイドバルブ９１は、動作正常時に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路内に位置させ、コイルバネ８２の付勢力によって固定部８５に向けて付勢された第２の移動体８４（図１２中点線）の固定部８５に向けての移動をロックする。
また、ソレノイドバルブ９１は、動作異常時に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路の外側に位置させる。これにより、前述した第１の移動体８３の移動による作用と共に、連動コイルバネ８２の付勢力によって第２の移動体８４が固定部８５に向けて移動し（図１２中実線）、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａを路面３０に接触させる。
【００４７】
なお、上述した制動機構は、ステップ台１１の下部にコンパクトに収納され、正常状態では、図示しない手動スイッチによってソレノイドバルブ９０，９１を駆動して凸部９２，９３によるロックを解除することで、スタンドとしても機能する。
上述した制動機能は、手動にて凸部９２，９３によるロックを解除して制動部２１１をステップ台１１に向けて持ち上げ、さらに凸部９２，９３によるロックをかけることで、収納状態に復帰する。
ロッド９５，９６として、高剛性のバネ鋼系の材質のものを使用することで、衝撃を受けたときの衝撃吸収をし、かつ折れを回避できる。
【００４８】
以下、２輪車２１０に異常が発生した場合の動作例を説明する。
図２に示す制御部１２０が、センサ群２０の各センサからの検出信号、あるいは図示しない非常停止スイッチの押下などを基に、２輪車１０の動作異常を検出すると、制動部２１１の飛び出しを指示する制御（駆動信号）信号をソレノイドバルブ９０，９１にそれぞれ出力する。
そして、ソレノイドバルブ９０，９１は、制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９２，９３を第１の移動体８３および第２の移動体８４の移動経路の外側に位置させる。
連動コイルバネ８１，８２の付勢力によって第１の移動体８３および第２の移動体８４が固定部８５に向けて移動し、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａが路面３０に接触する。
そのため、制動面２１１ａと路面３０との間の摩擦力により、２輪車２１０が減速して停止する。
【００４９】
上述したように、２輪車２１０は、動作異常時に制動部２１１を路面３０に向けて接触させることで、２輪車２１０を瞬時に停止させることができる。
【００５０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、第１実施形態において、補助輪の位置、並びに個数は任意である。
また、第２実施形態において、２輪車以外の車両に制動部２１１、並びにその移動機構を設けてもよい。また、制動部２１１の制動面２１１ａの形状等は任意である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正常動作時の機動性を損なうことなく、動作異常時に車輪を補助して車体を安定した姿勢に保持できる２輪車を提供することができる。
また、本発明によれば、走行する車体を効果的に制動できる車体制動装置、並びに当該車体制動装置を用いた２輪車を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る２輪車の構成図である。
【図２】図２は、図１に示すセンサ群、補助輪駆動部および車輪駆動部、並びに制御部を説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示す２輪車の補助輪駆動に係わる構成を示す２輪車の側面側の構成図である。
【図４】図４は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、第１の補助輪が収納された状態の図である。
【図５】図５は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、第１の補助輪が路面に向けて飛び出した状態の図である。
【図６】図６は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、手動レバーを引いた場合の図である。
【図７】図７は、図３に示す第２の補助輪の周辺の構成を説明するための図であり、第２の補助輪が収納された状態の図である。
【図８】図８は、図３に示す第２の補助輪の周辺の構成を説明するための図であり、第２の補助輪が路面に向けて飛び出した状態の図である。
【図９】図９は、図３に示す２輪車の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態の２輪車に設けられた制動機構を説明するための図である。
【図１１】図１１は、制動部２１１の構成を説明するための図であり、図１１（Ａ）は正面（ステップ台の上方から見た）図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ａの側から見た側面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ｂの側から見た側面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は図１１（Ａ）に示す制動用ベース付近の拡大図、図１２（Ｂ）は図１１（Ｂ）に示す制動用ベース付近の拡大図である。
【符号の説明】
１０…２輪車、１１…ステップ台、１２…第１のモータ、１３…第２のモータ、１４…第１の伝達・減速機構、１５…第２の伝達・減速機構、１６…第１の車輪、１７…第２の車輪、１８…ステー、１９…ハンドル、２０…センサ群、２１…バッテリ、２２…補助輪駆動部、２３…車輪駆動部、４１…第１の補助輪、６０…第２の補助輪、１２０…制御部、２１０…２輪車、２１１…制動部
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助輪を備えた２輪車、並びに車体の移動を制動する車体制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人を乗せて走行する２輪車が知られている。
このような２輪車は、車輪の駆動制御が正常に行われている場合には、自律的に安定して倒立する。
例えば、下記特許文献１には、自律的な安定が損なわれた場合に、車輪を補助する補助輪を備えた２輪車が開示されている。
この補助輪は、自律的な安定が損なわれるなどの動作異常時のみならず、自律して安定が保たれている動作正常時でも常に車輪を補助している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０１−３１６８１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の２輪車のように、動作正常時に補助輪が車輪を補助していると、２輪車の機動性を損なってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するものであり、本発明は、正常動作時の機動性を損なうことなく、動作異常時に車輪を補助して車体を安定した姿勢に保持できる２輪車を提供することを目的とする。
また、走行する車体を効果的に制動できる車体制動装置、並びに当該車体制動装置を用いた２輪車を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明の２輪車は、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、前記第１の車輪および前記第２の車輪を補助する第１の状態と、前記第１の状態に移行するまでの第２の状態とを有する第３の車輪と、前記車体の走行の異常を検出すると、前記第３の車輪を前記第２の状態から前記第１の状態に移行させる制御手段とを有する。
【０００７】
第１の発明の２輪車の作用は以下のようになる。
第１の車輪および第２の車輪が、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、車体が走行する。
制御手段が、前記車体の走行の異常を検出すると、第３の車輪を前記第２の状態から前記第１の状態に移行させる。
これにより、第３の車輪が第１の状態において、前記第１の車輪および前記第２の車輪を補助する。
【０００８】
第２の発明の車体制動装置は、車体が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する。
【０００９】
第２の発明の車体制動装置の作用は以下のようになる。
制御手段が、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を第１の状態から第２の状態に移行させる。
これにより、制動手段において、路面に向けての制動面の移動のロックが解除されて、前記制動面が前記路面に当接する。
【００１０】
第３の発明の２輪車は、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、前記第１の車輪および前記第２の車輪が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わる２輪車について説明する。
第１実施形態
本実施形態は、第１の発明に対応している。
図１は、本実施形態に係る２輪車１０の構成図である。
図１（Ａ）は側面側の構成図、図１（Ｂ）は正面側の構成図である。
図１に示すように、２輪車１０は、例えば、ステップ台１１、第１のモータ１２、第２のモータ１３、第１の伝達・減速機構１４、第２の伝達・減速機構１５、第１の車輪１６、第２の車輪１７、ステー１８、ハンドル１９、センサ群２０、バッテリ２１、補助輪駆動部２２および車輪駆動部２３を有する。
ここで、車輪駆動部２３が本発明の駆動制御装置に対応し、第１の車輪１６が本発明の第１の車輪に対応し、第２の車輪１７が本発明の第２の車輪に対応している。
【００１２】
２輪車１０では、動作正常時に収納状態（本発明の第２の状態）となり、動作異常時に路面３０に向けて飛び出して第１の車輪１６および第２の車輪１７を補助する状態（本発明の第１の状態）に移行する第１の補助輪４１および第２の補助輪６０（図３に図示）を有することを特徴としている。
【００１３】
図１に示すように、第１の車輪１６および第２の車輪１７は、路面３０とそれぞれ接点３５，３６で接触している。
ステップ台１１は、操車者の重心が移動すると、それに応じて、車軸を中心としてステップ台１１は＋、−方向に傾く。
本実施形態において、ステップ台１１の＋方向の傾きは、図１（Ａ）においてステップ台１１の進行方向側が図中上方向に上がることをいい、−方向の傾きは、図１（Ａ）において、ステップ台１１の進行方向反対側の部分が図中上方向に上がることをいう。
【００１４】
ステップ台１１には、乗車時にユーザが両足を乗せる。
第１のモータ１２および第２のモータ１３は、例えば巻線コイルなどを用いた電動機である。
第１のモータ１２は、車輪駆動部２３からの第１の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第１の伝達・減速機構１４を介して第１の車輪１６の車軸に伝達する。
第２のモータ１３は、車輪駆動部２３からの第２の駆動信号を基に回転力を生じ、これを第２の伝達・減速機構１５を介して第２の車輪１７の車軸に伝達する。
【００１５】
ステップ台１１には、ステー１８を介してハンドル１９が設けられている。
ハンドル１９には、乗車時にユーザの両手が掛けられる。
ステップ台１１には、水平方向に対してのステップ台１１の傾きを検出する傾きセンサなどのセンサ群２０が設けられている。
【００１６】
〔センサ群２０〕
図２は、図１に示すセンサ群２０、補助輪駆動部２２および車輪駆動部２３、並びに制御部１２０等を説明するための図である。
補助輪駆動部２２および制御部１２０が本発明の制御手段に対応し、車輪駆動部２３が本発明の駆動手段に対応している。
図２に示すように、センサ群２０は、例えば、安全監視センサ１０１、ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４を有する。
【００１７】
ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４は、例えば、ジャイロや、回転角度に応じて抵抗値が変化する回転式可変抵抗器の回転軸に対して重量中心が回転軸からずれた剛性の錘を備えたものである。
安全監視センサ１０１は、例えば、補助輪の飛び出し機構の不具合を常時監視し、２輪車１０の走行の信頼性を確保するために用いられる。
制御部１２０が、安全監視センサ１０１からの検出信号を基に、補助輪の飛び出し動作を制御し、表示部による表示や音などにより警報を出力する。
なお、安全監視センサ１０１、ピッチ角検出センサ１０２、ロール角検出センサ１０３およびヨー角検出センサ１０４の取り付け位置に制限はない。
【００１８】
〔バッテリ２１〕
バッテリ２１は、図２に示すように、補助輪駆動部２２、駆動部２３および制御部１２０を含む２輪車１０の各構成要素に電力を供給する。
【００１９】
〔補助輪駆動部２２〕
補助輪駆動部２２は、例えば、駆動回路１１２、駆動回路１１３、補助輪アクチュエータ１１４、並びに補助輪アクチュエータ１１５を有する。
駆動回路１１２は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを補助輪アクチュエータ１１４に出力する。
駆動回路１１３は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを補助輪アクチュエータ１１５に出力する。
補助輪アクチュエータ１１４は、後述するように、収納状態（収納位置）から補助状態（補助位置）への第１の補助輪４１の移動を駆動する。
補助輪アクチュエータ１１５は、後述するように、収納状態から補助状態への第２の補助輪６０の移動を駆動する。
【００２０】
〔車輪駆動部２３〕
車輪駆動部２３は、例えば、駆動回路１１０および駆動回路１１１を有する。駆動回路１１０は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを第１のモータ１２に出力する。
駆動回路１１１は、制御部１２０からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これを第２のモータ１３に出力する。
【００２１】
〔制御部１２０〕
制御部１２０は、例えば、操車者によるハンドル１９等の操作に応じた回転信号を基に、２輪車１０が上記操作に応じた回転を行うように、駆動回路１１０，１１１に出力する制御信号を生成して、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転を制御する。
【００２２】
また、制御部１２０は、センサ群２０の各センサからの検出信号を入力し、この検出信号を基に、駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３に出力する駆動信号を生成する。
具体的には、制御部１２０は、センサ群２０の各センサからの検出信号を基に２輪車１０の異常を検出し、その結果を基に、駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３に出力する駆動信号を生成する。
制御部１２０は、例えば、以下の場合に、異常を検出する。
（１）操車者によって図示しない非常停止スイッチが押された場合。
（２）バッテリ２１の電圧が規定値より低下した場合。
（３）駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３、センサ群２０、第１のモータ１２、第２のモータ１３、補助輪アクチュエータ１１４および補助輪アクチュエータ１１５と、制御部１２０との間で通信異常が発生した場合。
（４）第１のモータ１２および第２のモータ１３の定格トルクを越える負荷が規定時間以上（例えば５秒以上）加わった場合。
（５）駆動回路１１０，１１１，１１２，１１３内の放熱器に設置されたサーミスタセンサの検出温度が規定値を超えた場合。
（６）駆動回路１１０および駆動回路１１１からの駆動信号と、第１のモータ１２および第２のモータ１３の回転角度検出出力とが所定の基準値以上が乖離した場合。
【００２３】
（７）制御部１２０で所定時間内に演算結果が出力されない場合や、制御部１２０が所定の記憶データを参照出来ない等によるエラーが生じた場合。
（８）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ピッチ角検出センサ１０２の検出信号が示すステップ台１１のピッチ角が、正常とみなされる角度（例えば±３°）を超えた場合。この場合は、ステップ台１１に転倒の危険があるとみなされる。
（９）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ヨー角検出センサ１０４の検出信号が示すステップ台１１のヨー角が、正常とみなされる角度（例えば±１０°）を超えた場合。この場合は、ステップ台１１に転倒の危険があるとみなされる。
（１０）２輪車１０が停止もしくは走行状態において、ロール角検出センサ１０３の検出信号が示すステップ台１１のロール角速度が、正常とみなされる速度（例えば遠心力０．３Ｇ）を越えた場合。この場合は、操車者が振り落とされるとみなされる。
（１１）安全監視センサ１０１による安全装置に故障や不具合が認められた場合。
【００２４】
図３は、図１に示す２輪車１０の補助輪駆動に係わる構成を示す２輪車１０の側面側の構成図である。
図３に示すように、２輪車１０は、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を備えている。
【００２５】
〔第１の補助輪４１〕
先ず、図３に示す第１の補助輪４１の周辺、並びに手動レバー２６の周辺の構成を説明する。
図４は、図３に示す第１の補助輪４１の周辺、並びに手動レバー２６の周辺の構成を説明するための図である。
【００２６】
図３および図４に示すように、ステップ台１１には、動作正常時において、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２が収容されている。すなわち、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２は、路面３０に接触していない。
第１の補助輪４１の回転軸は、筒状のステー１８内に設けられた軸部４４の一端に固定され、第１の補助輪４１は当該回転軸を中心に回転する。
軸部４４の他端は、コイルバネ４５の一端に固定されている。軸部４４は、コイルバネ４５によって、第１の補助輪４１を路面３０に向けて移動させる向きに付勢されている。
また、ステー１８内で、コイルバネ４５の他端は、連結部４８の一端に支持されている。
【００２７】
また、軸部４４には、補助輪アクチュエータ１１４側に凹部４６が設けられている。
凹部４６内には、動作正常時において、凸部４７が嵌め込まれている。これにより、コイルバネ４５の付勢力（弾性力）による軸部４４の移動がロックされている。
凸部４７は、動作異常時において、図５に示すように、補助輪アクチュエータ１１４によって、凹部４６から外れる位置に移動し（図４中右向きに移動し）、上記ロックを解除する。これにより、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４が移動し（図４中下向きに移動し）、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。
すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
【００２８】
図４に示すように、連結部４８の他端は、回転軸５０、連結部（リンクシャフト）５１および回転軸５２を介して、手動レバー２６に連結している。
操車者が、図６中矢印の向きに手動レバー２６を引くと、回転軸５０および回転軸５２が回転すると共に連結部５１が移動し、連結部５１の先端が連結部４８を、第１の補助輪４１が路面３０に向かう方向（図６中下向き）に押圧する。
これにより、軸部４４の凹部４６内に凸部４７が嵌め込まれた状態（ロック状態）で、連結部４８、コイルバネ４５、軸部４４、補助輪アクチュエータ１１４および第１の補助輪４１が一体となって、図６中下向きに移動し、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
ステー１８の操作による第１の補助輪４１の飛び出し動作は、例えば、操車者が何らかの異常事態を検出した場合の他、２輪車１０の停車時に第１の補助輪４１をスタンドとして機能させる場合にも行われる。
【００２９】
また、センサ５６は、例えば、図２に示す安全監視センサ１０１として機能し、軸部４４の移動による磁力の変化を検出することで、軸部４４の移動を検出する。具体的には、センサ５６は、軸部４４の移動を検出することで、第１の補助輪４１が路面３０に向けて飛び出したか否かを検出する。
センサ５６は、検出信号を制御部１２０に出力する。
【００３０】
〔第２の補助輪６０〕
次に、図３に示す第２の補助輪６０の周辺の構成を説明する。
図７は、図３に示す第２の補助輪６０の周辺の構成を説明するための図である。
図７に示すように、第２の補助輪６０は、回転軸６１を中心に回転する。
回転軸６１は、アーム６２の一端に固定されている。
アーム６２の他端は、ステップ台１１に固定された回転軸６３を中心に回転する。
アーム６２の連結部６４は、コイルバネ６５の一端に固定されている。
なお、連結部６４は、アーム６２に固定されたリンクアームに取り付けられていてもよい。
コイルバネ６５の他端は、ステップ台１１に固定された固定部６６に固定されている。
アーム６２は、動作正常時において、図７に示す回転位置（本発明の第２の状態）にあり、アーム６２の一部を構成する凸部６７が、凸部６８と係合して、コイルバネ６５の付勢力によるアーム６２の回転がロックされている。これにより、第２の補助輪６０は、路面３０には接触しない、すなわち収納状態になっている。
【００３１】
補助輪アクチュエータ１１５は、動作異常時に、凸部６７との係合を外す向き、図７中左向きに凸部６８を移動する。
これにより、凸部６７と凸部６８との係合が外れ、コイルバネ６５の付勢力により、アーム６２が図７中矢印の向きに回転して、図８に示すように、路面３０に向けて第２の補助輪６０が飛び出す。
このとき、アーム６２が、ステップ台１１に固定されたストッパーピン６９に当たり、所定の角度で固定される。当該所定の角度は、例えば、路面３０の垂線に対して、アーム６２の回転軸６３と回転軸６１との中心がずれており、上方より第２の補助輪６０に負荷が掛かった場合、アーム６２に生ずる回転モーメントをストッパーピン６９で受けるように規定される。
なお、上述した第１の補助輪４１および第２の補助輪６０は、上述したように路面３０に向けて飛び出した後に、上述した正常状態の位置に手動で復帰される。
【００３２】
本発明は、例えば、図９に示すように、図７および図８に示す第２の補助輪６０およびその周辺要素を含む第２の補助輪機構７０と同じ構成の第２の補助輪機構７０ａを、図４〜図６に示す構成に第１の補助輪４１の構成に代えて、２輪車１０の進行方向側に設けてもよい。
【００３３】
以下、２輪車１０の動作例を説明する。
〔第１の動作例〕
当該動作例では、２輪車１０に異常が発生した場合を説明する。
図２に示す制御部１２０が、センサ群２０の各センサからの検出信号、あるいは図示しない非常停止スイッチの押下などを基に、２輪車１０の動作異常を検出すると、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０の飛び出しを指示する制御信号を駆動回路１１２および駆動回路１１３にそれぞれ出力する。
駆動回路１１２および駆動回路１１３は、当該制御信号を制御部１２０から入力すると、補助輪アクチュエータ１１４および補助輪アクチュエータ１１５に駆動信号を出力する。
補助輪アクチュエータ１１４が、駆動回路１１２からの駆動信号を基に、図５に示すように、凸部４７を凹部４６から外れる位置に移動し（図４中右向きに移動し）、凹部４６と凸部４７とのロックを解除する。
これにより、コイルバネ４５の付勢力によって軸部４４が移動し（図５中下向きに移動し）、第１の補助輪４１が路面３０に接触する。すなわち、第１の補助輪４１が飛び出す。
【００３４】
また、補助輪アクチュエータ１１５が、駆動回路１１３からの駆動信号を基に、図８に示すように、凸部６７との係合を外す向き（図７中左向き）に凸部６８を移動する。
これにより、凸部６７と凸部６８との係合が外れ、コイルバネ６５の付勢力により、アーム６２が図７中矢印の向きに回転して、図８に示すように、路面３０に向けて第２の補助輪６０が飛び出す。
また、制御部１２０は、例えば、駆動回路１１０および駆動回路１１１に停止を指示する制御信号を出力する。これにより、第１のモータ１２および第２のモータ１３による第１の車輪１６および第２の車輪１７の駆動が停止する。
【００３５】
上述したように、２輪車１０は、制御部１２０が２輪車１０の異常を検出すると、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２を自動的に路面３０に向けて飛び出させる。
そのため、２輪車１０が転倒することを防止し、２輪車１０を安全に停止させる事が可能である。
また、２輪車１０によれば、動作正常時には、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０が収納状態になっており、路面３０に接触していないため、２輪車１０の機動性が失われる事がない。
また、２輪車１０の動作異常状態から動作正常状態に復帰した場合には、例えば、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を手動で格納することができる。
【００３６】
〔第２の動作例〕
当該動作例では、２輪車１０が正常状態である場合を説明する。
第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転しない状態においては、傾き角度θが零となる場合以外に安定点は存在しない。しかしながら、この安定点は不安定平衡点であるので、少しでも傾き角度θが零以外の値からずれるとステップ台１１は車軸を中心として路面に接するまで回転する。
【００３７】
次に、第１のモータ１２および第２のモータ１３によって第１の車輪１６および第２の車輪１７が回転駆動されると、モータを構成するロータとステータの両者は他の一方に対して相対的に回転運動をする。
回転ロータ型のモータにおいては、ステータはモータを覆う外部の一部をなし、外囲部はステップ台１１に固定され、モータの回転は外囲部に対する相対運動として生じる。
したがって、モータの回転軸に負荷が結合されている場合においては、この負荷の大きさに応じて、ステップ台１１を＋、―に傾けるモータ反作用力が生じる。
このときの負荷の大きさは、路面３０を第１の車輪１６および第２の車輪１７が転がる場合の転がり摩擦力を第１のモータ１２および第２のモータ１３の回転軸において換算した値である。
ステップ台１１は１枚の剛性の高い板で構成されているので、ステップ台１１に加わるモータ反作用力は第１のモータ１２および第２のモータ１３によるモータ反作用力の合成力となる。
【００３８】
一方、ステップ台１１に乗った操車者が重心の位置を変化すると、車軸を中心としてステップ台１１に重心位置と車軸とを結ぶ線（重心回転軸）の距離と重力加速度の重心回転軸と直交する成分との積に応じる大きさの回転力が、ステップ台１１を車軸の回りに生じる。
モータ反作用力と、この回転力の大きさとが等しい場合は、ステップ台１１の傾き角度θは維持されるので、搬送装置が路面と接触をすることがない。また、第１のモータ１２および第２のモータ１３は、回転し続けるので２輪車１０は移動し続ける。
このときの、２輪車１０が進行方向に移動する向きに第１のモータ１２および第２のモータ１３が回転をすると、トルク反作用は、ステップ台１１の傾きθを増加させる方向に働く。
そして、ステップ台１１の傾き角度θが正方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触するに至る。ここで、ステップ台１１の傾き角度θをセンサ群２０で検出して第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルク反作用を弱めるように調整すれば、ステップ台１１の傾き角度θは減少する。
【００３９】
逆に、ステップ台１１の傾き角度θが負の場合に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクに変化がなければ、ステップ台１１の傾き角度θは負の方向に増加し続け、最後にはステップ台１１と路面３０とが接触する。
ここで、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げると、トルク反作用も増加してステップ台１１の傾き角度θは減少する。第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを上げることは、モータの回転数を上げることであるので、第１の車輪１６および第２の車輪１７の回転数も上がり、２輪車１０の走行速度は速くなる。
本実施形態では、駆動部２３が、ステップ台１１の傾き角度θを基に、第１のモータ１２および第２のモータ１３のトルクを制御することで、２輪車１０を安定した姿勢に保持する。
【００４０】
第２実施形態
当該実施形態は、第２の発明および第３の発明に対応した実施形態である。
上述した第１実施形態では、動作正常時から動作異常時への移行したときに、第１の補助輪４１および第２の補助輪６０を路面３０に向けて飛び出させて、２輪車１０の姿勢を安定に保持する場合を例示した。
本実施形態では、動作正常時から動作異常時に移行したときに、制動面を有する制動手段を路面に向けて飛び出させて、路面３０を安定した姿勢で停止させる場合を説明する。
なお、本実施形態の２輪車は、例えば、第１実施形態の構成を全て有している。なお、本発明では、第１実施形態の構成のうち、第１の補助輪４１および第２の補助輪４２に係わる構成を有していなくてもよい。
【００４１】
図１０は、本実施形態の２輪車２１０に設けられた制動機構を説明するための図である。
図１０に示すように、２輪車２１０には、制動手段として、ソリ形状の制動部２１１を有している。
図１０は、制動部２１１が飛び出して路面３０に接触している状態を示している。
【００４２】
図１１は、制動部２１１の構成を説明するための図であり、図１１（Ａ）は正面（ステップ台１１の上方から見た）図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ａの側から見た側面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ｂの側から見た側面図である。
図１２（Ａ）は図１１（Ａ）に示す制動用ベース８０付近の拡大図、図１２（Ｂ）は図１１（Ｂ）に示す制動用ベース８０付近の拡大図である。
【００４３】
例えば、図１２に示す駆動機構、並びに制動部２１１が本発明の制動手段に対応し、図２に示す制御部１２０が本発明の制御手段に対応している。
【００４４】
図１２に示すように、ステップ台１１に固定された制動用ベース８０内に、コイルバネ８１，８２、第１の移動体８３、第２の移動体８４が収容されている。
なお、本実施形態の制動機構は、例えば、ステップ台１１の第１の車輪１６と第２の車輪１７との間に設けられている。
コイルバネ８１および８２の一端は、それぞれ制動用ベース８０あるいはステップ台１１に固定された固定部８５に固定されている。
また、コイルバネ８１の他端は第１の移動体８３に固定され、コイルバネ８２の他端は第２の移動体８４に固定されている。
第１の移動体８３にはロッド９５の一端が回転自在に取り付けられ、第２の移動体８４にはロッド９６の一端が回転自在に取り付けられている。
また、ロッド９５の他端は、制動部２１１の回転軸９７を介して制動部２１１の一端に連結されている。
ロッド９６の他端は、制動部２１１の回転軸９８を介して制動部２１１の他端に連結されている。
【００４５】
制動用ベース８０あるいはステップ台１１には、ソレノイドバルブ９０，９１が固定されている。
ソレノイドバルブ９０は、例えば、図２に示す制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路に出入させる。
具体的には、ソレノイドバルブ９０は、動作正常時に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路内に位置させ、コイルバネ８１の付勢力によって固定部８５に向けて付勢された第１の移動体８３（図１２中点線）の固定部８５に向けての移動をロックする。
また、ソレノイドバルブ９０は、動作異常時に、凸部９２を第１の移動体８３の移動経路の外側に位置させる。これにより、後述する第２の移動体８４の移動による作用と共に、連動コイルバネ８１の付勢力によって第１の移動体８３が固定部８５に向けて移動し（図１２中実線）、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａを路面３０に接触させる。
【００４６】
ソレノイドバルブ９１は、例えば、図２に示す制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路に出入りさせる。
具体的には、ソレノイドバルブ９１は、動作正常時に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路内に位置させ、コイルバネ８２の付勢力によって固定部８５に向けて付勢された第２の移動体８４（図１２中点線）の固定部８５に向けての移動をロックする。
また、ソレノイドバルブ９１は、動作異常時に、凸部９３を第２の移動体８４の移動経路の外側に位置させる。これにより、前述した第１の移動体８３の移動による作用と共に、連動コイルバネ８２の付勢力によって第２の移動体８４が固定部８５に向けて移動し（図１２中実線）、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａを路面３０に接触させる。
【００４７】
なお、上述した制動機構は、ステップ台１１の下部にコンパクトに収納され、正常状態では、図示しない手動スイッチによってソレノイドバルブ９０，９１を駆動して凸部９２，９３によるロックを解除することで、スタンドとしても機能する。
上述した制動機能は、手動にて凸部９２，９３によるロックを解除して制動部２１１をステップ台１１に向けて持ち上げ、さらに凸部９２，９３によるロックをかけることで、収納状態に復帰する。
ロッド９５，９６として、高剛性のバネ鋼系の材質のものを使用することで、衝撃を受けたときの衝撃吸収をし、かつ折れを回避できる。
【００４８】
以下、２輪車２１０に異常が発生した場合の動作例を説明する。
図２に示す制御部１２０が、センサ群２０の各センサからの検出信号、あるいは図示しない非常停止スイッチの押下などを基に、２輪車１０の動作異常を検出すると、制動部２１１の飛び出しを指示する制御（駆動信号）信号をソレノイドバルブ９０，９１にそれぞれ出力する。
そして、ソレノイドバルブ９０，９１は、制御部１２０からの制御信号を基に、凸部９２，９３を第１の移動体８３および第２の移動体８４の移動経路の外側に位置させる。
連動コイルバネ８１，８２の付勢力によって第１の移動体８３および第２の移動体８４が固定部８５に向けて移動し、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ソリ２１１の制動面２１１ａが路面３０に接触する。
そのため、制動面２１１ａと路面３０との間の摩擦力により、２輪車２１０が減速して停止する。
【００４９】
上述したように、２輪車２１０は、動作異常時に制動部２１１を路面３０に向けて接触させることで、２輪車２１０を瞬時に停止させることができる。
【００５０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、第１実施形態において、補助輪の位置、並びに個数は任意である。
また、第２実施形態において、２輪車以外の車両に制動部２１１、並びにその移動機構を設けてもよい。また、制動部２１１の制動面２１１ａの形状等は任意である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正常動作時の機動性を損なうことなく、動作異常時に車輪を補助して車体を安定した姿勢に保持できる２輪車を提供することができる。
また、本発明によれば、走行する車体を効果的に制動できる車体制動装置、並びに当該車体制動装置を用いた２輪車を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る２輪車の構成図である。
【図２】図２は、図１に示すセンサ群、補助輪駆動部および車輪駆動部、並びに制御部を説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示す２輪車の補助輪駆動に係わる構成を示す２輪車の側面側の構成図である。
【図４】図４は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、第１の補助輪が収納された状態の図である。
【図５】図５は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、第１の補助輪が路面に向けて飛び出した状態の図である。
【図６】図６は、図３に示す第１の補助輪の周辺、並びに手動レバーの周辺の構成を説明するための図であり、手動レバーを引いた場合の図である。
【図７】図７は、図３に示す第２の補助輪の周辺の構成を説明するための図であり、第２の補助輪が収納された状態の図である。
【図８】図８は、図３に示す第２の補助輪の周辺の構成を説明するための図であり、第２の補助輪が路面に向けて飛び出した状態の図である。
【図９】図９は、図３に示す２輪車の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態の２輪車に設けられた制動機構を説明するための図である。
【図１１】図１１は、制動部２１１の構成を説明するための図であり、図１１（Ａ）は正面（ステップ台の上方から見た）図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ａの側から見た側面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す矢印Ｂの側から見た側面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は図１１（Ａ）に示す制動用ベース付近の拡大図、図１２（Ｂ）は図１１（Ｂ）に示す制動用ベース付近の拡大図である。
【符号の説明】
１０…２輪車、１１…ステップ台、１２…第１のモータ、１３…第２のモータ、１４…第１の伝達・減速機構、１５…第２の伝達・減速機構、１６…第１の車輪、１７…第２の車輪、１８…ステー、１９…ハンドル、２０…センサ群、２１…バッテリ、２２…補助輪駆動部、２３…車輪駆動部、４１…第１の補助輪、６０…第２の補助輪、１２０…制御部、２１０…２輪車、２１１…制動部
Claims (10)
- 走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、
前記第１の車輪および前記第２の車輪を補助する第１の状態と、前記第１の状態に移行するまでの第２の状態とを有する第３の車輪と、
前記車体の走行の異常を検出すると、前記第３の車輪を前記第２の状態から前記第１の状態に移行させる制御手段とを有する２輪車。 - 前記第１の車輪および前記第２の車輪を駆動する駆動手段をさらに有する請求項１に記載の２輪車。
- 前記第１の車輪と前記第２の車輪との間に、前記走行方向上の異なる複数の位置にそれぞれ配設された複数の前記第３の車輪を有する請求項１に記載の２輪車。
- 前記第３の車輪は、前記第２の状態において、前記第１の状態に移行する向きに付勢され、当該付勢される向きへの移動がロックされており、
前記制御手段は、前記車体の走行の異常を検出すると、前記ロックを解除する
請求項１に記載の２輪車。 - 前記第３の車輪は、直線運動により、前記第２の状態から前記第１の状態に移行する請求項４に記載の２輪車。
- 前記ロックを行うロック手段と、
前記ロック手段と連結した操作手段と、をさらに有し、
前記第３の車輪は、前記操作手段の移動に連動して前記ロックされた状態で前記ロック手段と共に移動して、前記第２の状態から前記第１の状態に移行する請求項４に記載の２輪車。 - 前記第３の車輪は、所定の軸を中心とした回転運動により、前記第２の状態か
ら前記第１の状態に移行する請求項４に記載の２輪車。 - 車体を制動する車体制動装置であって、
前記車体が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、
所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する車体制動装置。 - 前記制動手段は、
相互に近接する向きに付勢された第１の移動体と第２の移動体と、
前記第１の移動体と前記第２の移動体とが近接するに従って、前記制動面を前記路面に向け移動させる移動機構とを有し、
前記第１の状態において、前記第１の移動体と前記第２の移動体との相互に近接する向きへの移動がロックされる請求項８に記載の車体制動装置。 - 走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体に配設された第１の車輪とおよび第２の車輪と、
前記第１の車輪および前記第２の車輪が走行する路面に向けて付勢された制動面を有し、前記路面に向けての前記制動面の移動がロックされた第１の状態と、前記制動面が前記路面に当接した第２の状態とを有する制動手段と、
所定の条件を満たすと、前記制動手段の前記ロックを解除して前記制動手段を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる制御手段とを有する２輪車。
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