JP2008062769A - Riding movement vehicle - Google Patents

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    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a riding movement vehicle capable of freely changing a posture thereof to use advantages of a bicycle and a personal mover respectively and to compensate defects thereof. <P>SOLUTION: The riding movement vehicle is constructed in such a manner that the same can change the posture between a first posture positioning two wheels at front and rear, and a second posture positioning two wheels in parallel by folding a frame. A control means includes a first control mode controlling the vehicle in the first posture and a second control mode performing inverted pendulum control of the vehicle in the second posture. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、乗用移動車両に係り、詳しくは、二つの車輪が前後に位置した第１の姿勢と、二つの車輪が平行状に位置した第２の姿勢との間で変姿可能に構成されている乗用移動車両に関するものである。 The present invention relates to a passenger moving vehicle, and more specifically, is configured to be deformable between a first posture in which two wheels are positioned in front and back and a second posture in which two wheels are positioned in parallel. The present invention relates to a passenger mobile vehicle.

自転車は構造が簡単で移動手段としては優れたものであるが、操縦性、安定性、坂道への対応、不使用時における駐輪問題など解決するべき課題がある。 Bicycles are simple in structure and excellent as a means of transportation, but there are issues to be solved such as maneuverability, stability, response to slopes, and parking problems when not in use.

特許文献１には、ペダルが回転されることによって発電する発電機と、後輪を回転駆動する電動機と、この電動機の電源となるバッテリと、前記発電機の信号に基づき前記電動機の出力を制御する駆動制御手段と、を具備した電動アシスト自転車が開示されている。しかしながら、必ずしも上述の課題を解決するものではない。 In Patent Document 1, a generator that generates electric power by rotating a pedal, an electric motor that rotationally drives a rear wheel, a battery that is a power source of the electric motor, and an output of the electric motor based on a signal of the electric generator are controlled. An electrically assisted bicycle including a drive control means is disclosed. However, it does not necessarily solve the above problem.

一方、近年、倒立振子の原理を応用した平行二輪方式のパーソナルムーバーが考案されている。倒立振子の原理を用いた安定化制御方式については、特許文献２、特許文献３に開示されている。平行二輪方式のパーソナルムーバー（本明細書において、「パーソナルムーバー」は平行二輪方式のパーソナルムーバーを指すものとする）については特許文献４、特許文献５に記載されている。しかしながら、動力を用いて走行する方式のため、我が国においては公道を走行することができず、普及していない。外国においても、歩道での安全性、車道における車への影響などが課題となり、普及にいたっていない。 On the other hand, in recent years, a parallel two-wheel personal mover has been devised that applies the principle of an inverted pendulum. The stabilization control method using the principle of the inverted pendulum is disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3. A parallel two-wheel personal mover (in this specification, “personal mover” refers to a parallel two-wheel personal mover) is described in Patent Documents 4 and 5. However, due to the method of traveling using power, it cannot travel on public roads in Japan and is not widespread. Even in foreign countries, safety on the sidewalk and the impact on the car on the roadway have become issues and have not been popularized.

また、姿勢を変更することができる自転車については幾つかの先行技術がある。特許文献６には、荷車兼用折り畳み自転車が開示されている。このものは、３輪以上で荷車を形成できるように、補助輪または２つの後輪を備えている。特許文献７には、手押車兼用自転車が開示されている。これらのものは手動操作するものであって、平行二輪方式のパーソナルムーバーを構成することはできない。
特開２００１−１９１９７６ 特開昭６３−３０５０８２ 特開２００４−３４５０３０ 特表２００３−５０２００２ 特表２００４−５１０６３７ ＷＯ８７／０１０８４ 実公昭５６−３０５５２ In addition, there are some prior arts on bicycles whose posture can be changed. Patent Document 6 discloses a folding bicycle that also serves as a cart. This includes an auxiliary wheel or two rear wheels so that a cart can be formed with three or more wheels. Patent Document 7 discloses a handcart-use bicycle. These are manually operated and cannot constitute a parallel two-wheel personal mover.
JP2001-191976 JP 63-305082 JP 2004-345030 A Special table 2003-502002 Special table 2004-510737 WO87 / 01084 Shoko 56-30552

本発明は、自転車とパーソナルムーバーのそれぞれの利点を活かし欠点を補うことができる変姿自在の乗用移動車両を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a passenger car that can be transformed freely and can make use of the advantages of a bicycle and a personal mover to compensate for the disadvantages.

本発明が採用した技術手段は、折り畳み可能なフレームと、前記フレームに対して回転自在に取り付けられた二つの車輪と、各車輪に設けられた駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えた乗用移動車両であって、前記乗用移動車両は、前記二つの車輪が前後に位置した第１の姿勢と、前記フレームを折り畳むことで前記二つの車輪が平行状に位置した第２の姿勢との間で変姿可能に構成されており、前記制御手段は、前記第１の姿勢で車両を制御する第１制御モードと、前記第２の姿勢で車両を倒立振子制御する第２制御モードと、を有している、乗用移動車両、である。好ましい態様では、乗用移動車両は、さらに、前輪、後輪の一方あるいは両方の操舵手段を備えており、前記制御手段は前記操舵手段を制御する。 The technical means employed by the present invention include a foldable frame, two wheels rotatably attached to the frame, drive means provided on each wheel, and control means for controlling the drive means. The passenger moving vehicle includes a first posture in which the two wheels are positioned forward and backward, and a second position in which the two wheels are positioned in parallel by folding the frame. The control means is configured to be capable of transforming between the first posture and a first control mode for controlling the vehicle in the first posture, and a second for controlling the vehicle in an inverted pendulum with the second posture. A passenger mobile vehicle having a control mode. In a preferred aspect, the passenger mobile vehicle further includes a steering means for one or both of the front wheels and the rear wheels, and the control means controls the steering means.

好ましい態様では、前記乗用移動車両は、前記第１の姿勢では自転車であり、前記駆動手段は、ペダルをこぐことにより電力を発生させる発電機を駆動源とする。また、前記乗用移動車両は、さらに、発電機により発生した電力を蓄電するバッテリを備えていてもよい。 In a preferred aspect, the passenger moving vehicle is a bicycle in the first posture, and the driving means uses a generator that generates electric power by stroking a pedal as a driving source. Further, the passenger mobile vehicle may further include a battery that stores electric power generated by the generator.

前記制御手段の第１制御モードは、前輪、後輪の一方あるいは両方の駆動制御を行うものである。前記制御手段の第１制御モードは、さらに、前輪、後輪の一方あるいは両方の操舵制御を行うものである。一つの態様では、前記操舵手段は、前後の車輪をそれぞれ支持する車輪支持フレームの角度を変化させる操舵モータである。 The first control mode of the control means performs drive control of one or both of the front wheels and the rear wheels. The first control mode of the control means further performs steering control of one or both of the front wheels and the rear wheels. In one aspect, the steering means is a steering motor that changes the angles of the wheel support frames that respectively support the front and rear wheels.

前記第２の姿勢は、乗用移動車両の収納姿勢を兼用することができる。また、一つの好ましい態様では、前記第２の姿勢において、前後の車輪をそれぞれ支持する車輪支持フレームの一部が足載せ部を形成する。 The second posture can also be used as the stowed posture of the passenger mobile vehicle. Moreover, in one preferable aspect, in the said 2nd attitude | position, a part of wheel support frame which each supports front and back wheels forms a footrest part.

本発明は、自転車モードと平行２輪モードを選択して運転が可能な乗用移動車両を提供することができる。前輪、後輪の双方に駆動手段（モータ）を搭載することで、パーソナルムーバーとしての駆動制御が可能となった。前輪、後輪車輪はそれぞれ駆動手段を備えているので、第１姿勢（自転車モード）において、車輪を独立して駆動制御することができると共に、第２姿勢（平行２輪モード）においても自立走行が可能となる。平行２輪方式では、公道を走行できないが、本発明に係る乗用移動車両では、構内や室内を低速で移動する時には平行２輪モードで、公道を走行する時には自転車モードとして活用することができる。 The present invention can provide a passenger mobile vehicle that can be operated by selecting a bicycle mode and a parallel two-wheel mode. By mounting drive means (motors) on both the front and rear wheels, it is possible to control the drive as a personal mover. Since the front and rear wheels are each provided with a driving means, the wheels can be independently driven and controlled in the first posture (bicycle mode) and also run independently in the second posture (parallel two-wheel mode). Is possible. The parallel two-wheel system cannot travel on public roads, but the passenger mobile vehicle according to the present invention can be used as a parallel two-wheel mode when traveling at a low speed in a premises or indoors, and as a bicycle mode when traveling on a public road.

第１姿勢の自転車モードにおいて、ペダルと車両間にチェーンや駆動軸が無いため、フレームの折り畳み構造が容易となり、フレームの構造自由度が増す。ドライブバイワイヤにより、アシストトルクの制御が可能であり、走行安定性を向上させることができる。ステアバイワイヤにより後輪も操舵する方式が可能となり、安定性向上、操作性向上を図ることができ、初心者でも容易に乗れる自転車を提供し得る。 In the bicycle mode of the first posture, since there is no chain or drive shaft between the pedal and the vehicle, the frame folding structure becomes easy, and the structural freedom of the frame increases. By drive-by-wire, the assist torque can be controlled and the running stability can be improved. A steer-by-wire system that steers the rear wheels is possible, and stability and operability can be improved. A bicycle that even a beginner can easily ride can be provided.

本発明は、折り畳み可能なフレームと、前記フレームに対して回転自在に取り付けられた二つの車輪と、各車輪に設けられた駆動手段と、各車輪の操舵手段と、前記駆動手段および前記操舵手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備えた乗用移動車両である。乗用移動車両は、前記二つの車輪が前後に位置した第１の姿勢と、前記フレームを折り畳むことで前記二つの車輪が平行状に位置した第２の姿勢との間で変姿可能に構成されている。前記制御手段は、前記第１の姿勢で車両を制御する第１制御モードと、前記第２の姿勢で車両を倒立振子制御する第２制御モードと、を有している。そして、第１の姿勢は、好ましい形態では、自転車であり、ペダルをこぐことで発電機からの電力が各駆動手段に供給されて、車輪が回転駆動されるようになっている。以下に図面に基づいて本発明の実施例について説明するが、フレームの折り畳み構成等については、実施例に限定されるものではない。また、図面は本発明の説明に最低限必要な部品のみを表しており、例えば、ブレーキ、各可動フレームを固定する手段は省略してある。また、ライト、ミラー、荷台等を設けることは任意である。 The present invention includes a foldable frame, two wheels rotatably attached to the frame, driving means provided on each wheel, steering means for each wheel, the driving means, and the steering means. And a control means for controlling the vehicle. The passenger mobile vehicle is configured to be able to change between a first posture in which the two wheels are positioned forward and backward and a second posture in which the two wheels are positioned in parallel by folding the frame. ing. The control means has a first control mode in which the vehicle is controlled in the first attitude and a second control mode in which the inverted pendulum is controlled in the second attitude. In a preferred embodiment, the first posture is a bicycle, and power is supplied from the generator to each driving means by stroking a pedal so that the wheels are driven to rotate. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the frame folding configuration and the like are not limited to the embodiments. Further, the drawings show only parts necessary for the description of the present invention, and for example, a brake and means for fixing each movable frame are omitted. Further, it is optional to provide a light, a mirror, a cargo bed, and the like.

図１は自転車として使用される第１姿勢、図２，３はパーソナルムーバーとして使用される第２の姿勢を表している。図１に示すように、自転車モードにおいて、移動車両は、フレーム１と、フレーム１に支持されたハンドル２、サドル３、ペダル４、前輪５、後輪６と、を備えている。 FIG. 1 shows a first posture used as a bicycle, and FIGS. 2 and 3 show a second posture used as a personal mover. As shown in FIG. 1, in the bicycle mode, the moving vehicle includes a frame 1, a handle 2 supported by the frame 1, a saddle 3, a pedal 4, a front wheel 5, and a rear wheel 6.

フレーム１は、ハンドル２を支持するハンドル支持フレーム１０、ハンドル支持フレーム１０の下端に連結されている前輪支持フレーム１１、ハンドル支持フレーム１０の下方部位より後方斜め下方に延出する傾斜フレーム１２、傾斜フレーム１２の下端より後方斜め上方に延出するサドル支持フレーム１３、サドル支持フレーム１３の上方部位より後方斜め下方に延出する後輪支持フレーム１４、を有する。一つの態様では、フレーム１は中空部材であり、フレーム１の内部に、各種制御部品や配線が設けられる。 The frame 1 includes a handle support frame 10 that supports the handle 2, a front wheel support frame 11 that is coupled to the lower end of the handle support frame 10, an inclined frame 12 that extends obliquely backward and downward from a lower portion of the handle support frame 10, A saddle support frame 13 extending rearward and upward from the lower end of the frame 12, and a rear wheel support frame 14 extending rearward and downward from an upper portion of the saddle support frame 13. In one embodiment, the frame 1 is a hollow member, and various control components and wiring are provided inside the frame 1.

ハンドル支持フレーム１０は管状チューブであり、ハンドル支持フレーム１０の上端の開口より、ハンドル２に一体化されたハンドルステム２０が高さ方向に位置調節可能に挿入されている。サドル支持フレーム１３は管状チューブであり、サドル支持フレーム１３の上端の開口より、サドル３を支持するシートポスト３０が高さ方向に位置調節可能に挿入されている。 The handle support frame 10 is a tubular tube, and a handle stem 20 integrated with the handle 2 is inserted through the opening at the upper end of the handle support frame 10 so that the position of the handle support frame 10 can be adjusted in the height direction. The saddle support frame 13 is a tubular tube, and a seat post 30 that supports the saddle 3 is inserted through the opening at the upper end of the saddle support frame 13 so that the position of the seat post 30 can be adjusted in the height direction.

傾斜フレーム１２及びサドル支持フレーム１３の下方部位にはペダル４及び発電機７が設けてある。サドル支持フレーム１３にはバッテリ８が装着されている。前輪５、後輪６には、それぞれ駆動モータ９Ａ，９Ｂが設けてある。ペダル４が回転すると発電機７によって発電が行われ、電力が前後の駆動モータ９Ａ，９Ｂに供給される。また、発電機７による発電された電力を、バッテリ８に蓄電することも可能である。 A pedal 4 and a generator 7 are provided below the inclined frame 12 and the saddle support frame 13. A battery 8 is mounted on the saddle support frame 13. The front wheels 5 and the rear wheels 6 are provided with drive motors 9A and 9B, respectively. When the pedal 4 rotates, power is generated by the generator 7 and electric power is supplied to the front and rear drive motors 9A and 9B. In addition, the power generated by the generator 7 can be stored in the battery 8.

図４は、乗用車両のフレームに内装される各構成要素の装着位置を例示している。ハンドル支持フレーム１０の下方部位には、ハンドル角度・角速度を検出するセンサ、ハンドル反力モータが内装されている。前輪支持フレーム１１には、前輪操舵モータが、後輪支持フレーム１４には、後輪操舵モータが、それぞれ内装されている。前輪５、後輪６にはそれぞれ車輪の回転速度を検出するエンコーダが設けてある。 FIG. 4 exemplifies the mounting positions of the respective constituent elements built in the frame of the passenger vehicle. A sensor for detecting a handle angle / angular velocity and a handle reaction force motor are incorporated in a lower portion of the handle support frame 10. The front wheel support frame 11 includes a front wheel steering motor, and the rear wheel support frame 14 includes a rear wheel steering motor. The front wheels 5 and the rear wheels 6 are each provided with an encoder for detecting the rotational speed of the wheels.

前輪支持フレーム１１は、上側横フレーム１１０、縦フレーム１１１、下側横フレーム１１２からなる。縦フレーム１１１の上端は上側横フレーム１１０に対して縦フレーム１１１の長さ方向の回転軸を中心に回転可能である。あるいは、下側横フレーム１１２を縦フレーム１１１の下端に対して縦フレーム１１１の長さ方向の回転軸を中心に回転可能としてもよい。後輪支持フレーム１４は、上側横フレーム１４０、縦フレーム１４１、下側横フレーム１４２からなる。縦フレーム１４１の上端は上側横フレーム１４０に対して縦フレーム１４１の長さ方向の回転軸を中心に回転可能である。あるいは、下側横フレーム１４２を縦フレーム１４１の下端に対して縦フレーム１４１の長さ方向の回転軸を中心に回転可能としてもよい。さらに、縦フレーム１４１の上端は上側横フレーム１４０に対して上側横フレーム１４０の長さ方向の回転軸を中心に回転可能である。傾斜フレーム１２は長さ方向略中間部位で垂直方向に延出する回転軸を介して重ね合わせるように折り畳み可能である。 The front wheel support frame 11 includes an upper horizontal frame 110, a vertical frame 111, and a lower horizontal frame 112. The upper end of the vertical frame 111 can rotate with respect to the upper horizontal frame 110 about a rotation axis in the longitudinal direction of the vertical frame 111. Alternatively, the lower horizontal frame 112 may be rotatable about the rotation axis in the longitudinal direction of the vertical frame 111 with respect to the lower end of the vertical frame 111. The rear wheel support frame 14 includes an upper horizontal frame 140, a vertical frame 141, and a lower horizontal frame 142. The upper end of the vertical frame 141 is rotatable about the rotation axis in the longitudinal direction of the vertical frame 141 with respect to the upper horizontal frame 140. Alternatively, the lower horizontal frame 142 may be rotatable about the rotation axis in the longitudinal direction of the vertical frame 141 with respect to the lower end of the vertical frame 141. Further, the upper end of the vertical frame 141 is rotatable with respect to the upper horizontal frame 140 about the rotation axis in the length direction of the upper horizontal frame 140. The inclined frame 12 can be folded so as to be overlapped via a rotation shaft extending in the vertical direction at a substantially intermediate portion in the length direction.

第１の姿勢（自転車）から第２の姿勢（平行２輪式パーソナルムーバー）への変形工程を、図５Ａ〜Ｃに示す。第１の姿勢（１）から前輪５及び前輪支持フレーム１１を外側に回動させる（２）。前輪５、下側横フレーム１１２、縦フレーム１１１を上側横フレーム１１０に対して回動させてもよく、あるいは、前輪５、下側横フレーム１１２を縦フレーム１１１に対して回動させてよい。同様に、後輪６及び後輪支持フレーム１４を外側に回動させる（３）。後輪６、下側横フレーム１４２、縦フレーム１４１を上側横フレーム１４０に対して回動させてもよく、あるいは、後輪６、下側横フレーム１４２を縦フレーム１４１に対して回動させてよい。さらに、後輪支持フレーム１４を前方に回動させて後輪６を収納する（４）。具体的には、後輪６、下側横フレーム１４２、縦フレーム１４１を上側横フレーム１４０に対して前方に回動させる。次いで、サドル支持フレーム１３を縮めて（一つの態様では、サドル支持フレーム１３に対してシートポスト３０を押し入れる）サドル３を下げる（５）。そして、前輪５と後輪６とが平行状となるように傾斜フレーム１２を折り畳む（６）。最後に、ハンドル支持フレーム１０（一つの態様では、ハンドル支持フレーム１０に対してハンドルステム２０を伸ばす）を伸展させ（７）、ハンドル２を展開する（８）。こうすることで、移動車両は第２姿勢（平行２輪式パーソナルムーバー）となる。 The deformation process from the first posture (bicycle) to the second posture (parallel two-wheel personal mover) is shown in FIGS. The front wheel 5 and the front wheel support frame 11 are rotated outward from the first posture (1) (2). The front wheel 5, the lower horizontal frame 112, and the vertical frame 111 may be rotated with respect to the upper horizontal frame 110, or the front wheel 5 and the lower horizontal frame 112 may be rotated with respect to the vertical frame 111. Similarly, the rear wheel 6 and the rear wheel support frame 14 are rotated outward (3). The rear wheel 6, the lower horizontal frame 142, and the vertical frame 141 may be rotated with respect to the upper horizontal frame 140, or the rear wheel 6 and the lower horizontal frame 142 may be rotated with respect to the vertical frame 141. Good. Further, the rear wheel support frame 14 is rotated forward to house the rear wheel 6 (4). Specifically, the rear wheel 6, the lower horizontal frame 142, and the vertical frame 141 are rotated forward with respect to the upper horizontal frame 140. Next, the saddle support frame 13 is contracted (in one embodiment, the seat post 30 is pushed into the saddle support frame 13), and the saddle 3 is lowered (5). Then, the inclined frame 12 is folded so that the front wheel 5 and the rear wheel 6 are parallel to each other (6). Finally, the handle support frame 10 (in one embodiment, the handle stem 20 is extended relative to the handle support frame 10) is extended (7) and the handle 2 is deployed (8). By doing so, the moving vehicle is in the second posture (parallel two-wheel personal mover).

図２、図３に示すように、第２姿勢では、車輪５，６が平行状に配置され、下側横フレーム１１２，１４２が足載せ部を構成している。足載せ部はバー状のものでもよいが、一つの好ましい態様では、図６に示すように、下側横フレーム１１２，１４２には凹状の足載せ部が予め形成されており、平行２輪としてのパーソナルムーバーを提供することができる。また、図６のものでは、足載せ部が車輪５，６の回転中心よりも下方に位置しており、乗用車両としての安定性を向上させることができる。特に、第２姿勢における車両の姿勢制御（平行２輪倒立状態を保つ）には、ジャイロセンサ、加速度センサが必要となるが、これらの部品は、一つの態様例では、足載せ部を形成する下側横フレーム１１２，１４２内に設けることができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the second posture, the wheels 5 and 6 are arranged in parallel, and the lower lateral frames 112 and 142 constitute a footrest portion. The footrest may be bar-shaped, but in one preferred embodiment, as shown in FIG. 6, the lower lateral frames 112 and 142 are pre-formed with concave footrests, Personal movers can be provided. Moreover, in the thing of FIG. 6, the footrest part is located below the rotation center of the wheels 5 and 6, and stability as a passenger vehicle can be improved. In particular, a gyro sensor and an acceleration sensor are required for the attitude control of the vehicle in the second attitude (maintaining the parallel two-wheel inverted state), but these components form a footrest portion in one embodiment. It can be provided in the lower lateral frames 112, 142.

すなわち、第１姿勢において、移動車両は、ペダルの回転から得られた力を電気的に車輪に伝えることにより、チェーン、ベルト、シャフトを使用しない自転車である。本発明に係る自転車では、チェーンやベルト等の伝動機構を備える必要が無いので、チェーンやベルトが外れるという不具合が生じることがない。特に、従来の折り畳み自転車ではギアが何段にも使われ、チェーンが外れやすい。そして、チェーンの廃止により、折り畳み方法の選択の自由度が大きくなる。また、両輪駆動によって、雪道、ぬかるみ、砂地などの悪路や前かごにたくさん荷物を載せた時の走行の安定性を改善できる可能性がある。また、電気により駆動力を直接前輪に伝えるので、ギア等による回転力の伝達ロスや、ハンドル方向へのふらつきをなくすことができる。電動機付の二輪車に比べ、自分でこぐことによって初めて前後輪が動くので、段差などのコントロールがきく。 That is, in the first posture, the moving vehicle is a bicycle that does not use a chain, a belt, or a shaft by electrically transmitting the force obtained from the rotation of the pedal to the wheels. In the bicycle according to the present invention, since there is no need to provide a transmission mechanism such as a chain or a belt, there is no problem that the chain or the belt comes off. In particular, the conventional folding bicycle uses many stages of gears and the chain is easily detached. And the abolition of the chain increases the degree of freedom in selecting the folding method. In addition, the two-wheel drive may improve the stability of driving when loads are loaded on bad roads such as snowy roads, muddy roads, and sandy areas, and in the front basket. In addition, since the driving force is directly transmitted to the front wheels by electricity, it is possible to eliminate transmission loss of rotational force due to gears and the like and wobbling in the handle direction. Compared to a two-wheeled vehicle with an electric motor, the front and rear wheels move for the first time by rubbing on their own, making it easier to control the level difference.

また、第１姿勢において、ハンドルによる操舵情報（前輪の操舵角、前輪の操舵角速度など）によって、後輪の操舵角を制御してもよい。例えば、後輪を前輪と同じ向き（同相）に操縦することにより直立安定性を向上させることができ、車輪径の小さい自転車でもより安定となる。あるいは、後輪を前輪と逆の向き（逆相）に操縦することにより、小回り性能を向上させることができる。前輪を１だけ操縦したときに、後輪がどれだけの割合で回転させるか（操縦角比）を変えることにより、自転車の直立安定性と小回り性能を調整できる。従来の動力用チェーンを用いた2WS自転車では、後輪をステアリング操作すると、チェンリング（足でこぐところ）と後輪の回転面はねじれてしまうため、動力用チェーンを後輪フォークの上まで引っ張りあげ、大ギアを用い、等速ジョイントで回転面を変換していた。このため、部品点数が増加する、ギアやチェーンが緩みやすい、操縦トルクが大きくなる、などの問題があった。しかし、電気的伝達力を利用した2WSでは、自転車のフレームを折り曲げたり、新たに後フォークやチェーンを付け加えたりする必要がなく、軽量化、また壊れにくくなる。 Further, in the first posture, the steering angle of the rear wheel may be controlled by steering information (steering angle of the front wheel, steering angular velocity of the front wheel, etc.) by the steering wheel. For example, upright stability can be improved by manipulating the rear wheels in the same direction (in-phase) as the front wheels, and even a bicycle with a small wheel diameter becomes more stable. Alternatively, the turning performance can be improved by manipulating the rear wheel in the opposite direction (reverse phase) to the front wheel. By changing how much the rear wheels rotate when the front wheel is steered by 1 (steering angle ratio), it is possible to adjust the upright stability and the small turning performance of the bicycle. In a 2WS bicycle using a conventional power chain, if the steering wheel is steered, the chain ring (where the foot is swung) and the rotating surface of the rear wheel will twist, so pull the power chain over the rear fork. Using a large gear, the rotating surface was converted by a constant velocity joint. For this reason, there are problems such as an increase in the number of parts, gears and chains that are easily loosened, and a large steering torque. However, with 2WS using electrical transmission, there is no need to fold the bicycle frame or add a new fork or chain, making it lighter and less likely to break.

移動車両が平行２輪である第２の姿勢では、移動車両は以下のような利点を有する。第１の姿勢に比べてコンパクトに収められるので、収納空間が少なくてすむ平行２輪を転がして移動できるので、持ち運びが楽である。人で混雑している道や乗り降りを繰り返す場面において、平行２輪で運転すれば、より小回りがきいて臨機応変に移動できる。車両を倒立振子制御することで、持ち運んで移動する際、軽く触れているだけで移動させることができる。さらには、公道は自転車、私道やアミューズメントーパークにおいてはパーソナルムーバーとして使うこともできる。 In the second posture in which the moving vehicle has two parallel wheels, the moving vehicle has the following advantages. Since it can be stored more compactly than the first posture, it can be moved by rolling two parallel wheels that require less storage space. If you drive in parallel two wheels on a crowded road or a scene where people get on and off repeatedly, you can move more flexibly and move flexibly. By carrying the inverted pendulum control of the vehicle, the vehicle can be moved by simply touching it when it is carried. Furthermore, public roads can be used as bicycles, private roads and amusement parks as personal movers.

図７乃至図９に第２実施例を示す。自転車モードにおいて、移動車両は、フレーム１と、フレーム１に支持されたハンドル２、サドル３、ペダル４、前輪５、後輪６と、を備えている。実施例１と同一の構成要素には同一の参照番号が付してある。 7 to 9 show a second embodiment. In the bicycle mode, the moving vehicle includes a frame 1, a handle 2 supported by the frame 1, a saddle 3, a pedal 4, a front wheel 5, and a rear wheel 6. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

フレーム１は、上端のハンドル支持フレーム２０Ａを介してハンドル２を支持する第１フレーム１Ａと、上端でサドル３を支持する第２フレーム１Ｂと、を有し、第１フレーム１Ａは、後方に向かって斜め下方に延出しており、第２フレーム１Ｂは、前方に向かって斜め下方に延出している。両フレーム１Ａ，１Ｂは、交差部において回動軸を介して回転自在に連結されており、自転車モードでは、側面視Ｘ形状の配置されている。 The frame 1 has a first frame 1A that supports the handle 2 via a handle support frame 20A at the upper end, and a second frame 1B that supports the saddle 3 at the upper end, and the first frame 1A faces rearward. The second frame 1B extends obliquely downward toward the front. Both the frames 1A and 1B are rotatably connected to each other through a rotation shaft at the intersection, and are arranged in an X shape in a side view in the bicycle mode.

第１フレーム１Ａの下端には後輪支持フレーム１４´が、第２フレーム１Ｂの下端には前輪支持フレーム１１´が、それぞれ連結されている。前輪支持フレーム１１´、後輪支持フレーム１４´は共に、フレーム１Ａ，１Ｂの下端に連結された横フレーム１Ｃと、横フレーム１Ｃの他端に連結された立上り状の弧状部１Ｄと、弧状部１Ｄから垂下する垂直部１Ｅと、からなり、垂直部１Ｅに前輪５、後輪６がそれぞれ回転自在に支持されている。第１フレーム１Ａの下半部にはペダル４、発電機７が装着され、第２フレーム１Ｂの下半部にはバッテリ８が装着されている。一つの態様では、フレーム１は中空部材であり、フレーム１の内部に、各種制御部品や配線が設けられる。 A rear wheel support frame 14 'is connected to the lower end of the first frame 1A, and a front wheel support frame 11' is connected to the lower end of the second frame 1B. Both the front wheel support frame 11 ′ and the rear wheel support frame 14 ′ are a horizontal frame 1C connected to the lower ends of the frames 1A and 1B, a rising arcuate part 1D connected to the other end of the horizontal frame 1C, and an arcuate part. The vertical portion 1E hangs down from 1D, and the front portion 5 and the rear wheel 6 are rotatably supported by the vertical portion 1E. A pedal 4 and a generator 7 are mounted on the lower half of the first frame 1A, and a battery 8 is mounted on the lower half of the second frame 1B. In one embodiment, the frame 1 is a hollow member, and various control components and wiring are provided inside the frame 1.

第１フレームと第２フレームとは回転軸ａ１を介して回動自在であり、第１フレーム１Ａの下端と横フレーム１Ｃ、第２フレーム１Ｂの下端と横フレーム１Ｃも回転軸ａ２，ａ２を介して回転自在である。したがって、第１フレーム１Ａと第２フレーム１ＢとをＸ状の姿勢から、両者が近接して垂直状に延出する姿勢へと変姿させることが可能である。下端に車輪５，６を支持する垂直部１Ｅは、上端において、垂直部１Ｅの長さ方向の回転軸ａ３，ａ３を介して円弧部１Ｄに対して回動可能であり、車輪５，６を同じ平面内で前後に配置する姿勢から、両者が対向する姿勢へと変姿させることが可能である。 The first frame and the second frame are rotatable via a rotation axis a1, the lower end of the first frame 1A and the horizontal frame 1C, and the lower end of the second frame 1B and the horizontal frame 1C also via the rotation axes a2 and a2. It is free to rotate. Therefore, it is possible to change the first frame 1A and the second frame 1B from the X-shaped posture to the posture in which both are close and extend vertically. The vertical portion 1E that supports the wheels 5 and 6 at the lower end is rotatable at the upper end with respect to the arc portion 1D via the rotation axes a3 and a3 in the longitudinal direction of the vertical portion 1E. It is possible to transform from a posture arranged in the front and back in the same plane to a posture in which both face each other.

車輪５，６はそれぞれ駆動モータ（図示せず）を備えているので、第１姿勢（自転車モード）において、車輪５，６を独立して駆動制御することができると共に、第２姿勢（平行２輪モード）においても自立走行が可能となる。実施例１と同様に、ハンドル支持フレーム２０Ａには、ハンドル角度・角速度を検出するセンサ、ハンドル反力モータが内装されている。前輪支持フレーム１１´には、前輪操舵モータが、後輪支持フレーム１４´には、後輪操舵モータが、それぞれ内装されている。前輪５、後輪６にはそれぞれ車輪の回転速度を検出するエンコーダが設けてある。また、他の構成部品、例えば、後述するジャイロセンサ、加速度センサは、足載せ部を形成する横フレーム１Ｃ内に設けることができる。 Since the wheels 5 and 6 are each provided with a drive motor (not shown), the wheels 5 and 6 can be independently driven and controlled in the first posture (bicycle mode) and the second posture (parallel 2). Even in the wheel mode, it is possible to run independently. As in the first embodiment, the handle support frame 20A includes a sensor for detecting a handle angle / angular velocity and a handle reaction force motor. The front wheel support frame 11 ′ includes a front wheel steering motor, and the rear wheel support frame 14 ′ includes a rear wheel steering motor. The front wheels 5 and the rear wheels 6 are each provided with an encoder for detecting the rotational speed of the wheels. Other components such as a gyro sensor and an acceleration sensor, which will be described later, can be provided in the horizontal frame 1C that forms the footrest portion.

制御手段は、車輪回転速度検出センサ、加速度センサ、車体姿勢角度・角速度検出センサ、前輪、後輪の操舵角・操舵角速度検出センサ、及び、これらのセンサの一つあるいは複数による検知結果に基づいて制御を行うコントローラ、を備えている。車輪回転速度検出センサは、各車輪の回転速度をそれぞれ検出するセンサであり、一つの態様ではロータリーエンコーダから構成されており、第１制御モード、第２制御モードのいずれのモードにおいても用いられる。加速度センサは、車両の加速度（前後・左右・上下）を検出するセンサであって、主として、第２制御モードにおいて用いられる。車体姿勢角度、角速度検出センサは、車両のロール、ピッチ、ヨーを検出するセンサであり、一つの態様ではジャイロセンサから構成されており、主として、第２制御モードで用いられる。前輪、後輪の操舵角、操舵角速度検出センサは、前後輪の操舵角、操舵角速度をそれぞれ検出するセンサであって、一つの態様ではポテンションメータから構成されており、主として、第１制御モードで用いられる。コントローラは、制御モードに応じて、所定のセンサからの入力に基づいて、前後輪駆動トルク、前後輪操舵トルクを出力することで前後輪駆動モータ、前後輪操舵モータを制御する。コントローラはコンピュータから構成することができる。 The control means includes a wheel rotation speed detection sensor, an acceleration sensor, a vehicle body posture angle / angular speed detection sensor, a front wheel / rear wheel steering angle / steering angular speed detection sensor, and a detection result by one or more of these sensors. A controller for performing control. The wheel rotation speed detection sensor is a sensor that detects the rotation speed of each wheel. In one aspect, the wheel rotation speed detection sensor includes a rotary encoder, and is used in both the first control mode and the second control mode. The acceleration sensor is a sensor that detects the acceleration (front / rear / left / right / up / down) of the vehicle, and is mainly used in the second control mode. The vehicle body posture angle and angular velocity detection sensors are sensors that detect the roll, pitch, and yaw of the vehicle. In one aspect, the vehicle body posture angle and angular velocity detection sensor are composed of gyro sensors, and are mainly used in the second control mode. The front wheel and rear wheel steering angles and steering angular velocity detection sensors are sensors for detecting the steering angles and steering angular velocities of the front and rear wheels, respectively. In one embodiment, the sensors are composed of potentiometers. Used in The controller controls the front-rear wheel drive motor and the front-rear wheel steering motor by outputting front-rear wheel drive torque and front-rear wheel steering torque based on an input from a predetermined sensor according to the control mode. The controller can be configured from a computer.

図１０に制御手段の第１制御モードのブロック図を示す。車輪回転速度検出センサ、加速度センサ、車体姿勢角度・角速度検出センサ、前輪、後輪の操舵角・操舵角速度検出センサ、からの検知結果がコントローラに入力され、コントローラは、前後輪駆動トルク、前後輪操舵トルクを出力することで前後輪駆動モータ、前後輪操舵モータを制御する。第１制御モードの一つの態様例を図１２に示す。エンコーダで検出した後輪モータの回転速度ｖとハンドルリンクポテンションメータで検出した前輪操舵角β１とを入力として、前後輪の所定の操舵角比（例えば、ｖに応じて可変とする）γを得るように後輪操舵角β２を決定し、後輪操舵モータを制御する。駆動系においては、ジャイロセンサで取得したロール角θと後輪操舵角速度センサから検出した後輪操舵角速度ψ２を入力として、所定の後輪駆動トルクを後輪駆動モータから出力させる。 FIG. 10 shows a block diagram of the first control mode of the control means. Detection results from the wheel rotation speed detection sensor, acceleration sensor, vehicle body posture angle / angular velocity detection sensor, front wheel and rear wheel steering angle / steering angular velocity detection sensor are input to the controller. The front and rear wheel drive motor and the front and rear wheel steering motor are controlled by outputting the steering torque. One example of the first control mode is shown in FIG. A predetermined steering angle ratio of the front and rear wheels (for example, variable according to v) γ by inputting the rotational speed v of the rear wheel motor detected by the encoder and the front wheel steering angle β 1 detected by the handle link potentiometer. determining the rear wheel steering angle beta 2 to obtain, and controls the rear wheel steering motor. In the drive system, the roll angle θ acquired by the gyro sensor and the rear wheel steering angular velocity ψ 2 detected from the rear wheel steering angular velocity sensor are input, and a predetermined rear wheel drive torque is output from the rear wheel drive motor.

図１１に制御手段の第２制御モードのブロック図を示す。第２制御モードでは、車両の倒立振子制御を行う。車輪回転速度検出センサ、加速度センサ、車体姿勢角度・角速度検出センサ、からの検知結果がコントローラに入力され、コントローラは、左右輪駆動トルクを出力することで左右輪の駆動モータを制御する。平行２輪モードでは、車両の現在位置、車両の姿勢角度（およびそれらの速度成分）を検知し、コントローラによって、目標値との差にフィードバックをかけて左右車輪トルクを制御する。乗用車両としての操作は、ハンドルを用いた車両のヨー方向、ピッチ方向の操作、あるいは、重心移動を用いた車両のロール方向の操作が考えられる。平行２輪モードでは、左右輪の回転数差を用いて車両を旋回させることができる。平行２輪モードにおける制御では、必ずしも操舵手段を必要としないが、操舵手段を用いることを妨げるものではない。倒立振子の原理を用いた制御方式は公知であって、例えば、特許文献２，３に記載されている。また、既に実現されている平行２輪式のパーソナルムーバーの制御方式を採用して倒立振子制御を行うことも可能である。 FIG. 11 shows a block diagram of the second control mode of the control means. In the second control mode, the inverted pendulum control of the vehicle is performed. Detection results from the wheel rotation speed detection sensor, the acceleration sensor, and the vehicle body posture angle / angular velocity detection sensor are input to the controller, and the controller controls the left and right wheel drive motors by outputting the left and right wheel drive torque. In the parallel two-wheel mode, the current position of the vehicle and the attitude angle of the vehicle (and their speed components) are detected, and the controller controls the left and right wheel torques by feeding back the difference from the target value. The operation as a passenger vehicle may be an operation in the yaw direction or pitch direction of the vehicle using the steering wheel, or an operation in the roll direction of the vehicle using movement of the center of gravity. In the parallel two-wheel mode, the vehicle can be turned using the difference in rotational speed between the left and right wheels. The control in the parallel two-wheel mode does not necessarily require the steering means, but does not prevent the use of the steering means. A control method using the principle of an inverted pendulum is known and is described in Patent Documents 2 and 3, for example. Further, it is possible to perform the inverted pendulum control by adopting the control method of the parallel two-wheel personal mover which has already been realized.

本発明は、自転車とパーソナルムーバーを兼用した乗用移動車両として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a passenger mobile vehicle that serves both as a bicycle and a personal mover.

本発明の第１実施例の第１姿勢を示す。The 1st attitude | position of 1st Example of this invention is shown. 本発明の第１実施例の第２姿勢を示す。The 2nd attitude | position of 1st Example of this invention is shown. 本発明の第１実施例の第２姿勢を示す。The 2nd attitude | position of 1st Example of this invention is shown. 本発明の第１実施例において、フレームに内装された部品を示す。In the first embodiment of the present invention, the components housed in the frame are shown. 本発明の第１実施例において、フレームの折り畳み構成を示す。In the first embodiment of the present invention, a frame folding configuration is shown. 本発明の第１実施例において、フレームの折り畳み構成を示す。In the first embodiment of the present invention, a frame folding configuration is shown. 本発明の第１実施例において、フレームの折り畳み構成を示す。In the first embodiment of the present invention, a frame folding configuration is shown. 足載せ部の構成を示す。The structure of a footrest part is shown. 本発明の第２実施例の第１姿勢を示す。The 1st attitude | position of 2nd Example of this invention is shown. 本発明の第２実施例において、第１姿勢から第２姿勢への変換を示す。In the second embodiment of the present invention, conversion from the first posture to the second posture is shown. 本発明の第２実施例の第２姿勢を示す。The 2nd attitude | position of 2nd Example of this invention is shown. 制御手段の第１制御モードのブロック図である。It is a block diagram of the 1st control mode of a control means. 制御手段の第２制御モードのブロック図である。It is a block diagram of the 2nd control mode of a control means. 第１制御モードの一つの態様を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one aspect of 1st control mode.

Claims (10)

折り畳み可能なフレームと、
前記フレームに対して回転自在に取り付けられた二つの車輪と、
各車輪に設けられた駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えた乗用移動車両であって、
前記乗用移動車両は、前記二つの車輪が前後に位置した第１の姿勢と、前記フレームを折り畳むことで前記二つの車輪が平行状に位置した第２の姿勢との間で変姿可能に構成されており、
前記制御手段は、前記第１の姿勢で車両を制御する第１制御モードと、前記第２の姿勢で車両を倒立振子制御する第２制御モードと、を有している、
乗用移動車両。 A foldable frame,
Two wheels rotatably attached to the frame;
Driving means provided on each wheel;
Control means for controlling the drive means;
A passenger mobile vehicle comprising:
The passenger mobile vehicle is configured to be deformable between a first posture in which the two wheels are positioned forward and backward and a second posture in which the two wheels are positioned in parallel by folding the frame. Has been
The control means has a first control mode for controlling the vehicle in the first attitude, and a second control mode for controlling the inverted pendulum of the vehicle in the second attitude.
Passenger moving vehicle. 前記乗用移動車両は、前記第１の姿勢では自転車であり、
前記駆動手段は、ペダルをこぐことにより電力を発生させる発電機を駆動源とする、
請求項１に記載の乗用移動車両。 The passenger moving vehicle is a bicycle in the first posture;
The drive means uses a generator that generates electric power by running a pedal as a drive source.
The passenger mobile vehicle according to claim 1. 前記乗用移動車両は、さらに、発電機により発生した電力を蓄電するバッテリを備えている、請求項２に記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to claim 2, further comprising a battery that stores electric power generated by a generator. 前記制御手段の第１制御モードは、前輪、後輪の一方あるいは両方の駆動制御を行う、請求項１乃至３いずれかに記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the first control mode of the control means performs drive control of one or both of front wheels and rear wheels. さらに、前輪、後輪の一方あるいは両方の操舵手段を備えており、前記制御手段は前記操舵手段を制御する、請求項１乃至４いずれかに記載の乗用移動車両。   5. The passenger mobile vehicle according to claim 1, further comprising steering means for one or both of front wheels and rear wheels, wherein the control means controls the steering means. 前記制御手段の第１制御モードは、前輪、後輪の一方あるいは両方の操舵制御を行う、請求項５に記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to claim 5, wherein the first control mode of the control means performs steering control of one or both of the front wheels and the rear wheels. 前記操舵手段は、前後の車輪をそれぞれ支持する車輪支持フレームの角度を変化させる操舵モータである、請求項６，７いずれかに記載の乗用移動車両。   The riding mobile vehicle according to any one of claims 6 and 7, wherein the steering means is a steering motor that changes an angle of a wheel support frame that respectively supports front and rear wheels. 前記第２の姿勢は、乗用移動車両の収納姿勢を兼用する、請求項１乃至７いずれかに記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein the second posture also serves as a storage posture of the passenger mobile vehicle. 前記第２の姿勢において、前後の車輪をそれぞれ支持する車輪支持フレームの一部が足載せ部を形成する、請求項１乃至８いずれかに記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to any one of claims 1 to 8, wherein, in the second posture, a part of a wheel support frame that respectively supports front and rear wheels forms a footrest portion. 前記足載せ部は車輪の回転中心よりも下方に位置している、請求項９に記載の乗用移動車両。   The passenger mobile vehicle according to claim 9, wherein the footrest portion is positioned below a rotation center of the wheel.
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