JP2005255074A - スケータ型車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】 携帯走行時の操作性の向上が図られたスケータ型車両を提供する。
【解決手段】 走行モードと携帯モードの2種類の形態を実現する折り畳み機構を有すると共に、車体1を駆動させる駆動力を検知する駆動力検知手段を備えたペダル14と、駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構16と、車輪7を回転駆動するためのモータ8と、このモータ8に給電するためのバッテリー17と、車輪7の回転角を検知する回転角検知手段9と、前記駆動力検知手段と回転角検知手段9の検知情報に基づきバッテリー17からモータ8への給電を制御する制御手段18とを備えた。
【選択図】 図3
【解決手段】 走行モードと携帯モードの2種類の形態を実現する折り畳み機構を有すると共に、車体1を駆動させる駆動力を検知する駆動力検知手段を備えたペダル14と、駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構16と、車輪7を回転駆動するためのモータ8と、このモータ8に給電するためのバッテリー17と、車輪7の回転角を検知する回転角検知手段9と、前記駆動力検知手段と回転角検知手段9の検知情報に基づきバッテリー17からモータ8への給電を制御する制御手段18とを備えた。
【選択図】 図3
Description
本願発明は、スケータ型車両に係わり、特にその携帯走行時の操作性の向上に関するものである。
従来より、足で路面を蹴って走行するキックボードなどと呼ばれるスケータ型車両は良く知られているが、ペダルを足踏みすることにより車輪を駆動して人力により走行することができるようにしたものもある(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2には、バッテリーを電源とし、電動機によって回転する1つの駆動輪と、ハンドル操作によって方向制御される1つの操舵輪と、前記駆動輪、操舵輪及びバッテリーを配設した基台とによって構成された電動二輪スケータが開示されている。
なお、いわゆる電動補助(アシスト)機能付き自転車の中には、折り畳み機構を有し、走行時及び携帯時の車体形態を変えられるものもあるが、基本的に人力により持ち運びすることは想定されておらず、自動車などに積みやすくするために、折り畳み機構を活用するものである(例えば、特許文献3参照)。
特開2002−58778号公報(図1〜図3)
特開平6−305476号公報(図1〜図4)
特開2001−278161号公報(図1〜図3)
しかしながら、上述したような従来のものには、携帯走行時の操作性の向上に関しては何ら配慮されていない。
なお、上記特許文献3に記載されたような電動補助機能付き自転車は、その構成上、補助機能を有しない通常の自転車と比較して、車体重量の増加は避けられない。従って、特別な配慮がない限り、人力での移動を目的とした折り畳み機構には実用性がなく、本願発明に際しての参考にはならない。
そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、携帯走行時の操作性の向上が図られたスケータ型車両を提供することを目的とするものである。
上記のような目的を達成するために、本願発明は、ハンドルを介して進行方向を定めるための操舵入力が加えられる前輪を有する第1フレームと、この第1フレームに回動部を介して回動可能に連結されて後輪を有する第2フレームとを備えて、走行モードと携帯モードの2種類の形態を実現する折り畳み機構を有すると共に、車体を駆動させる駆動力を検知する駆動力検知手段を備えたペダルと、前記駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構と、車輪を回転駆動するためのモータと、このモータに給電するためのバッテリーと、車輪の回転角を検知する回転角検知手段と、前記駆動力検知手段と回転角検知手段の検知情報に基づき前記バッテリーからモータへの給電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
さらに、前記携帯モードにおける車両重心位置に配慮して構成部品配置を行うことを特徴とするものである。
具体例として、前記第1フレームには、前輪の回転角検知手段と前輪を回転駆動するためのモータを有し、前記第2フレームには、前記駆動力検知手段を備えたペダルと、前記駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構を有すると共に、前記モータとバッテリーを前記携帯モード時に前輪の回転軸に近い位置にくるように配置したことを特徴とするものである。
また、前記モータとして、前記前輪に設けられたインホイール型のモータを備えたことを特徴とするものである。
また、前記バッテリー及び制御手段を前記第1フレームに回動部を介して連結された第2フレームにおける前記回動部近傍に配置したことを特徴とするものである。
さらに、前記ハンドルに加わる作用力を検知する作用力検知手段を有し、前記制御手段は、携帯モード時、前記回転角検知手段と作用力検知手段の検知情報に基づき前記バッテリーからモータへの給電を制御することを特徴とするものである。
具体例として、前記制御手段は、携帯モード時、前記回転角検知手段の検知情報に基づく車両速度と作用力検知手段の検知情報に基づく作用力の大きさとその印加時間のいずれかが所定値以上となったときに前記バッテリーからモータへの給電の制御を開始することを特徴とするものである。
本願発明によれば、第1フレームと第2フレームを折り畳んだ携帯モード時においても、車輪を接地してその回転角検知手段の検知情報に基づきバッテリーからモータへの給電を制御することにより、携帯走行時の人力をモータ駆動力で補助(アシスト)することができるので、携帯走行時の操作性が向上する。
さらに、携帯モードにおける車両重心位置に配慮して構成部品配置を行うことにより、車体の転倒を防ぐのに必要な作用力(保持力)を小さくできるので、携帯走行時の操作性がより向上する。
具体例として、第1フレームには、前輪の回転角検知手段と前輪を回転駆動するためのモータを配置し、第2フレームには、駆動力検知手段を備えたペダルと、駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構を配置すると共に、モータとバッテリーを携帯モード時に前輪の回転軸に近い位置にくるように配置したことにより、モータとバッテリーは配置の自由度が他の機構に比べて比較的大きて、かつ車体重量に占める割合が大きいので、より効果的である。
また、モータとして、前輪に設けられたインホイール型のモータを備えたことにより、モータに関して望ましい重心位置を実現することができる。
また、バッテリー及び制御手段を第1フレームに回動部を介して連結された第2フレームにおける回動部近傍に配置したことにより、これらに関しても望ましい重心位置を実現することができる。
さらに、ハンドルに加わる作用力を検知する作用力検知手段を有して、携帯モード時、回転角検知手段と作用力検知手段の検知情報に基づきバッテリーからモータへの給電を制御することにより、車両速度と共に、操作者の作用力に応じて、モータ駆動力で補助(アシスト)することができるので、携帯走行時の操作性がさらに向上する。
具体例として、携帯モード時、車両速度と作用力の大きさとその印加時間のいずれかが所定値以上となったときにバッテリーからモータへの給電の制御を開始することにより、モータ駆動力での補助(アシスト)の対応範囲が広がるので、携帯走行時の操作性の向上と共に使い勝手が向上する。
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本願発明に係わるスケータ型車両の一実施形態としての携帯型二輪車の走行モードにおける概観図である。
この携帯型二輪車の車体1は、パイプ状の第1フレーム2と略板状の第2フレーム3より構成され、第1フレーム2の下部後側より斜め下方に延びるフレームパイプ2aの後端部と第2フレーム3の先端部が1つの回転軸を共有する回動部4を介して回動可能に連結されている。
第1フレーム2には、上端にハンドル5が形成されたハンドル軸6が回動自在に挿通されて、その下端に前輪7が取り付けられており、操縦者は第1フレーム2のハンドル5を介してハンドル軸6周りに前輪7を操舵することで、車体1の進行方向を制御することができる。この第1フレーム2にハンドル軸6を介して取り付けられた前輪7には、インホイール型のモータ8が設けられると共に、前輪7の回転角に応じてパルスを出力するロータリーエンコーダ(回転角検知手段)9が設けられている。更に後述するアシストイネーブルスイッチと連動するタイヤカバー10が備えられており、このタイヤカバー10は図1に示す走行モード位置と後述の図3に示す携帯モード位置に設定可能となっている。
一方、第2フレーム3には、上面中央部に足載置部11が形成されると共に、後端部に後輪12が取り付けられており、この後輪12にはタイヤカバー13が設けられている。また、車体1を駆動させる駆動力を検知する駆動力検知手段(図示せず)を備えたペダル14がペダルレバー15を介して略上下往復揺動するように設けられ、この駆動力はギヤやチェーン等から成る動力伝達機構16を介して後輪12に伝達される。更に第2フレーム3上には、回動部4の近傍に、前記モータ8へ電力を供給するためのバッテリー17及び、この走行モード時には前記ロータリーエンコーダ9や駆動力検知手段の検知情報に基づいてモータ8への供給電力を制御する制御ユニット18が備えられている。
図2は、上記前輪7の内部構成を示す概略縦断面図である。この前輪7に設けられた上記モータ8はアウターロータ型モータで、前輪7の回転軸Oに装着されたステータ20の外側に、マグネット21が内装されたロータ22をベアリング23を介して回転自在に取り付けた構成になっている。そして、ロータ22の外周にスポーク24,リム25を介してタイヤ26が装着されている。また、前記ロータリーエンコーダ9はロータ22の一側に対向するように回転軸Oに固定されている。
このような構成において、走行モードでは、操縦者はペダル14に駆動力を印加し、この駆動力や走行速度に応じて前輪8の駆動トルクが補助されることで、電動補助機能が発現される。
図3は、上記携帯型二輪車の携帯モードにおける車体概観図である。
図示のように、第1フレーム2と第2フレーム3は、それらを連結する回動部4を介して略平行に折り畳まれる(本形態を維持するためのロック機構等は図示せず)。この形態において、前輪7を地面に接した状態でハンドル5(作用点W)に外力を印加することで、車体1は地面に沿って移動する。
この図3における形態では、車体重心Gに作用する重力mgにより、車体1は前輪7の回転軸Oを中心に回転モーメントを受けるので、作用点Wへの作用力により、これを相殺する必要がある。この時、重心Gと回転軸Oの鉛直距離が小さいほど、また重心G−回転軸O−作用点Wが成す角が小さいほど、車体1の転倒を防ぐのに必要な作用力は小さくできる。更に、ハンドル軸6周りの回転運動を考慮すると、重心Gの位置が回転軸O−作用点Wを結ぶ作用線よりも進行方向側にある方が、車体位置を安定することが理解できる。
従って、車体1の傾斜状態を保持するための作用力を出来るだけ小さくし、また車体1のハンドル軸6周りの姿勢を安定させるためには、携帯モードにおける重心Gの位置が重要であり、出来るだけ前輪7の回転軸Oに近づけると共に、OW作用線よりも進行方向側に配置することが望ましい。この種の車両では、バッテリー、モータ及び駆動機構などが車体重量に占める割合が大きく、これらの配置が車体重心位置に大きく影響する。これらの内、駆動機構に関しては、走行モードでの使用性を考慮する必要があり、配置に関する自由度は小さいが、バッテリー及びモータに関しては比較的大きな自由度を有する。このような点に着目して、本実施例では、モータ8を前輪7のホイールに設けること、及びバッテリー17を第2フレーム3上で出来るだけ回動部4に近い位置に配置することで、望ましい重心位置を実現している。
また、回動部4には、例えば機械式スイッチ等により、走行モードと携帯モードの車体形態を識別するためのモード検出スイッチ(図4に図示)が設けられている。また、ハンドル5内には、例えば歪みゲージ等で構成されて作用力のスラスト方向成分を検知する作用力検知手段(図4に図示)を有している。さらに、前輪7のタイヤカバー10を図1記載の状態から図3記載の状態に移動させることで、例えば機械式スイッチ等により、アシストイネーブルスイッチ(図4に図示)がONされるようになっている。
図4は、携帯モードでの制御系統の構成を示すブロック図である。本願発明の制御手段を構成するマイコン30は、前述したロータリーエンコーダ9、モード検出スイッチ31、アシストイネーブルスイッチ32及び作用力検知手段33からの信号を取り込み、モータドライブユニット34を介してモータ8への電力供給を制御するようになっている。
図5は、走行速度とアシスト比の関係を示す図である。本実施例では自然なアシストを実現するために、走行速度が0.5[km/h]までを不感帯、0.5〜1[km/h]までをヒステリシス帯、1〜4[km/h]までを定率帯、4〜6[km/h]までを漸減帯として、6[km/h]を超える速度ではアシストしないこととしている。
図6は、本実施例の要部の制御例を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づき携帯モード時の動作について説明する。
このフローチャートで示す制御がスタートすると、先ず、モード検出スイッチ31,アシストイネーブルスイッチ32をチェックする(ステップS1,S2)。これらのスイッチ31,32が共にONの場合、ロータリーエンコーダ9からデータを取得する(ステップS1のYes→ステップS2のYes→ステップS3)。ロータリーエンコーダ9は、前輪7の回転に伴ってパルスを出力しており、一定時間毎にパルスをカウントすることで走行速度を算出できる。
次に、作用力検知手段33からデータを取得し、作用力のスラスト成分を検出する(ステップS4)。作用力検知手段33を構成する歪みゲージによって検出したデータでは、引っ張り及び圧縮の2方向を判別できるが、作用力の方向と車体1の進行方向の関係は以下の通りである。
すなわち、図3に示したように、前輪7のタイヤカバー10の作用により、携帯モードにおいて前輪7接地状態で車体1を移動させるには、本実施例では図3における左に傾斜させる必要がある(右に傾斜させるとタイヤカバー10が接地して走行できない)。この時、作用力が引っ張り方向に検出された場合には、その水平方向成分は左向きであり、従って、操作者は車体を左方向に移動させるように力を加えていることが分かる。逆に圧縮力が検知された場合には、右方向に移動させるように力が加えられたと判断できる。
次に、上記作用力の印加時間を計測する(ステップS5)。そして、上記により算出した速度と作用力の大きさとその印加時間のいずれかが所定値以上になったか否かをチェックする(ステップS6)。これらのいずれも所定値以上になっていなければ、ステップS1に戻って上述した処理を繰り返すが、作用力が所定値未満で走行速度が所定値以上なら、図5に示した走行速度とアシスト比の関係から、アシスト比βを決定する。また、作用力が所定値以上なら図7に示した走行速度とアシスト比の関係から、アシスト比βを決定する(ステップS6のYes→ステップS7)。つまり、作用力が所定値に達するまでは図5に基づいてアシスト比を求めるが、作用力が所定値以上となれば、すぐにアシストが必要と判断して、その所定値以上となった時点から図7に基づいてアシスト比を求めるのである。但し、作用力が引っ張り方向の場合は正の符号を、圧縮の場合には負の符号を付ける。本実施例では、アシスト比が正の場合には図3で前輪7を左回転させる方向、負の場合には右回転させる方向にそれぞれトルクを補助するものと設定する。
アシスト比βが決定されると、目標出力トルクTaが算出され(ステップS8)、これを実現する電流指示値がモータドライブユニット34に出力される(ステップS9)。なお、目標出力トルクから電流指示値を決定するには、例えば両者の関係をテーブルデータとして保持しておくことで実現できる。
以上のように、本実施例によれば、モータ8による前輪7のアシストに加えて、配置の自由度が高いバッテリー17及びモータ8等を適切に配置することで、携帯モード時の保持力を小さくでき、携帯走行時の操作性がより向上する。また、携帯モード時に検知した作用力に基づいてアシストすることで、特に傾斜地であっても、移動のための作用力を小さくでき、良好な携帯性を実現することができ、携帯走行時の操作性がさらに向上する。
1 車体
2 第1フレーム
3 第2フレーム
4 回動部
5 ハンドル
6 ハンドル軸
7 前輪
8 インホイール型のモータ
9 ロータリーエンコーダ(回転角検知手段)
10 タイヤカバー
12 後輪
14 ペダル
16 動力伝達機構
17 バッテリー
18 制御ユニット
30 マイコン
31 モード検出スイッチ
32 アシストイネーブルスイッチ
33 作用力検知手段
34 モータドライブユニット
2 第1フレーム
3 第2フレーム
4 回動部
5 ハンドル
6 ハンドル軸
7 前輪
8 インホイール型のモータ
9 ロータリーエンコーダ(回転角検知手段)
10 タイヤカバー
12 後輪
14 ペダル
16 動力伝達機構
17 バッテリー
18 制御ユニット
30 マイコン
31 モード検出スイッチ
32 アシストイネーブルスイッチ
33 作用力検知手段
34 モータドライブユニット
Claims (7)
- ハンドルを介して進行方向を定めるための操舵入力が加えられる前輪を有する第1フレームと、この第1フレームに回動部を介して回動可能に連結されて後輪を有する第2フレームとを備えて、走行モードと携帯モードの2種類の形態を実現する折り畳み機構を有すると共に、
車体を駆動させる駆動力を検知する駆動力検知手段を備えたペダルと、前記駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構と、車輪を回転駆動するためのモータと、このモータに給電するためのバッテリーと、車輪の回転角を検知する回転角検知手段と、前記駆動力検知手段と回転角検知手段の検知情報に基づき前記バッテリーからモータへの給電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするスケータ型車両。 - 前記携帯モードにおける車両重心位置に配慮して構成部品配置を行うことを特徴とする請求項1に記載のスケータ型車両。
- 前記第1フレームには、前輪の回転角検知手段と前輪を回転駆動するためのモータを有し、前記第2フレームには、前記駆動力検知手段を備えたペダルと、前記駆動力を一方の車輪に伝達する動力伝達機構を有すると共に、
前記モータとバッテリーを前記携帯モード時に前輪の回転軸に近い位置にくるように配置したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスケータ型車両。 - 前記モータとして、前記前輪に設けられたインホイール型のモータを備えたことを特徴とする請求項3に記載のスケータ型車両。
- 前記バッテリー及び制御手段を前記第1フレームに回動部を介して連結された第2フレームにおける前記回動部近傍に配置したことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のステータ型車両。
- 前記ハンドルに加わる作用力を検知する作用力検知手段を有し、前記制御手段は、携帯モード時、前記回転角検知手段と作用力検知手段の検知情報に基づき前記バッテリーからモータへの給電を制御することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のスケータ型車両。
- 前記制御手段は、携帯モード時、前記回転角検知手段の検知情報に基づく車両速度と作用力検知手段の検知情報に基づく作用力の大きさとその印加時間のいずれかが所定値以上となったときに前記バッテリーからモータへの給電の制御を開始することを特徴とする請求項6に記載のスケータ型車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004072079A JP2005255074A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | スケータ型車両 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004072079A JP2005255074A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | スケータ型車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005255074A true JP2005255074A (ja) | 2005-09-22 |
Family
ID=35081224
Family Applications (1)
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JP2004072079A Pending JP2005255074A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | スケータ型車両 |
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JP (1) | JP2005255074A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2004-03-15 JP JP2004072079A patent/JP2005255074A/ja active Pending
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