JP2011068219A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両に関するものである。 The present invention relates to an electric vehicle.
従来から高齢者や身体の不自由な人等が利用しやすいよう、低速走行に適した構造の小型電動車両が普及している。
この電動車両としては、例えば図１１，図１２に示すように、車体１０１の前後に左右一対の前輪１０２及び後輪１０３が懸架された４輪式の電動車両１００が知られている。具体的に、電動車両１００は、前輪１０２と後輪１０３との間に形成されたステップフロア１０４と、このステップフロア１０４の前側に配設され、前輪１０２を操舵するためのステアリング機構１０５と、ステップフロア１０４の後側に配設され、乗員Ｄが乗車するためのシート１０６と、後輪１０３を駆動しうるモータ等の駆動手段（不図示）とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この電動車両１００では、駆動手段によって後輪１０３を回転駆動させることで、車体１０１を前方または後方に走行させるとともに、ステアリング機構１０５を操作して前輪１０２の向きを変更させることで、車体１０１を旋回させるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, small electric vehicles having a structure suitable for low-speed traveling have been widespread so that elderly people, physically handicapped people, and the like can be easily used.
As this electric vehicle, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, a four-wheel
ところで、上述した電動車両１００は、通常、前輪１０２及び後輪１０３の車軸Ｈが路面Ｔと平行な状態で接地している。すなわち、電動車両１００の上下方向が、路面Ｔの法線Ａ（図１２参照）に一致するように配置されることになる。
そのため、例えば路面Ｔが平坦面の場合には、車軸Ｈは水平面（重力方向に直交する平面）と平行になるため、図１１に示すように電動車両１００は安定した姿勢で接地することになる。したがって、乗員Ｄはスムーズな乗降動作を行うことができるとともに、安定した姿勢で電動車両１００を走行させることができる。
By the way, the
Therefore, for example, when the road surface T is a flat surface, the axle H is parallel to a horizontal plane (a plane orthogonal to the direction of gravity), so that the
しかしながら、例えば図１２に示すように、カント路面等、電動車両１００の左右方向にかけて勾配を有する路面Ｔ上に電動車両１００が配置されている場合には、車軸Ｈが水平面に対して傾いてしまう。すなわち、電動車両１００の上下方向が重力方向（図１２中鎖線Ｂ）に対して傾いて配置されることになる。
その結果、走行時において、乗員Ｄは重力方向に対して傾いた姿勢のまま走行することになり、これを解消するためにシート１０６の上方に身体重心を配置しようと、路面Ｔの傾斜方向の反対側に体を倒すため、乗り心地が悪いという問題がある。
However, for example, as shown in FIG. 12, when the
As a result, during traveling, the occupant D travels in a posture inclined with respect to the direction of gravity, and in order to eliminate this, the body center of gravity is placed above the
そこで本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、カント路面等の傾斜面上であっても、乗り心地を向上することができる電動車両を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an electric vehicle that can improve riding comfort even on an inclined surface such as a cant road surface.
上記課題を解決するために、本発明の電動車両は、基体と、前記基体に取り付けられ、床面内における全方向に駆動可能な全方向移動車輪である第１の車輪と、前記第１の車輪の回転軸と平行な回転軸を有する第２の車輪と、前記第１の車輪の車輪中心点、及び前記第２の車輪の車輪中心点を結んだ直線が前後方向となるように配置された利用者の着座部とを備え、前記基体には、前記直線の左右にて接地可能な接地部材が取り付けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electric vehicle according to the present invention includes a base, a first wheel that is attached to the base and can be driven in all directions within a floor surface, and the first wheel. A second wheel having a rotation axis parallel to the rotation axis of the wheel, a wheel center point of the first wheel, and a straight line connecting the wheel center points of the second wheel are arranged in the front-rear direction. And a grounding member that can be grounded on the right and left sides of the straight line.
この構成によれば、カント路面等の勾配を有する床面上に基体が配置されている場合であっても、全方向移動車輪である第１の車輪を駆動させることで、基体の上下方向が重力方向に一致するように移動させることができる。これにより、基体を安定した姿勢に維持することができる。この場合、着座部が重力方向上方を向くので、利用者の身体重心が着座部の上方に配置され、基体を安定させるために利用者が体を倒す必要がない。したがって、乗り心地を向上させることができる。 According to this configuration, even when the base body is disposed on a floor surface having a gradient such as a cant road surface, the vertical direction of the base body can be adjusted by driving the first wheel that is an omnidirectional moving wheel. It can be moved to match the direction of gravity. Thereby, the base body can be maintained in a stable posture. In this case, since the seating portion faces upward in the direction of gravity, the center of gravity of the user's body is disposed above the seating portion, and the user does not need to tilt the body to stabilize the base. Therefore, riding comfort can be improved.
また、前記接地部材は、前記第１の車輪の駆動に従動して前記床面内における全方向に移動可能に構成されているとともに、前記床面に接地するように付勢されていることを特徴とする。
この構成によれば、接地部材が第１の車輪の駆動に従動して床面内における全方向に移動可能に構成されているので、第１の車輪の移動に従動して接地部材が移動することになるので、電動車両をより安定して走行させることができる。
また、接地部材が床面に向けて付勢されているため、床面の状態（勾配等）に関わらず接地部材は常に床面に接地することになる。これにより、基体は第１の車輪及び第２の車輪に加えて接地部材によって支持されることになるので、接地点が増加して電動車両をより安定させた姿勢に維持することができる。その結果、基体の安定性をさらに向上させ、乗り心地を向上させることができる。
Further, the grounding member is configured to be movable in all directions within the floor surface following the driving of the first wheel, and is urged so as to be grounded to the floor surface. Features.
According to this configuration, since the grounding member is configured to be movable in all directions within the floor surface following the driving of the first wheel, the grounding member moves following the movement of the first wheel. As a result, the electric vehicle can be driven more stably.
Further, since the grounding member is biased toward the floor surface, the grounding member is always grounded to the floor surface regardless of the state of the floor surface (gradient or the like). Thereby, since the base is supported by the grounding member in addition to the first wheel and the second wheel, the grounding point is increased and the electric vehicle can be maintained in a more stable posture. As a result, the stability of the base can be further improved and the ride comfort can be improved.
また、前記接地部材は、前記第１の車輪の駆動に従動して前記床面内における全方向に移動可能に構成されているとともに、前記基体に対して所定の位置で固定可能とされていることを特徴とする。
この構成によれば、接地部材が第１の車輪の駆動に従動して床面内における全方向に移動可能に構成されているので、第１の車輪の移動に従動して接地部材が移動することになるので、電動車両をより安定して走行させることができる。
また、接地部材を基体に対して所定の位置で固定可能とされているため、接地部材は常時床面に接地しているのではないので、基体を倒しやすくなる。これにより、乗降動作時等において基体を傾けた場合に接地点が増加することで、基体を安定させ、乗降動作をスムーズに行うことができる。
また、例えば利用者の乗降動作等の際に基体の左右方向片側に過大な荷重が作用したとしても、この荷重を接地部材によって支えることができる。よって、電動車両がカント路面等の勾配を有する床面上に配置された場合であっても、基体のバランスが崩れることがない。これにより、基体の姿勢を安定した状態に維持し、乗降動作をスムーズに行うことができる。
Further, the grounding member is configured to be movable in all directions within the floor surface following the driving of the first wheel, and can be fixed at a predetermined position with respect to the base body. It is characterized by that.
According to this configuration, since the grounding member is configured to be movable in all directions within the floor surface following the driving of the first wheel, the grounding member moves following the movement of the first wheel. As a result, the electric vehicle can be driven more stably.
Further, since the grounding member can be fixed at a predetermined position with respect to the base body, the grounding member is not always grounded to the floor surface, so that the base body can be easily tilted. Thereby, when the base body is tilted during the getting-on / off operation or the like, the contact point increases, so that the base body can be stabilized and the getting-on / off operation can be performed smoothly.
Further, for example, even when an excessive load is applied to one side of the base in the left-right direction during a user's getting-on / off operation, the load can be supported by the grounding member. Therefore, even when the electric vehicle is arranged on a floor surface having a gradient such as a cant road surface, the balance of the base body is not lost. Thereby, the attitude | position of a base | substrate can be maintained in the stable state, and boarding / alighting operation can be performed smoothly.
また、前記基体に対する前記接地部材の前記直線周りの角度を測定する角度測定手段を有していることを特徴とする。
この構成によれば、基体に対する接地部材の直線周りの角度を測定することで、この測定結果に基づいて床面の勾配等を算出することができる。そして、角度測定手段によって算出された床面の勾配等に基づいて、電動車両の駆動制御、例えば左右方向移動のトルク調整等に応用することができる。
In addition, an angle measuring unit that measures an angle of the grounding member around the straight line with respect to the base is provided.
According to this configuration, by measuring the angle of the grounding member around the straight line with respect to the base body, it is possible to calculate the floor gradient and the like based on the measurement result. Then, based on the floor gradient calculated by the angle measuring means, it can be applied to drive control of the electric vehicle, for example, torque adjustment for movement in the left-right direction.
また、前記着座部は、ヨー軸周りに回転可能に取り付けられるとともに、前記着座部の回転に連動して前記基体が傾動可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、例えば利用者の降車動作に伴って着座部を回転させた場合に、これに連動して基体を傾けることで降車動作を補助することができる。これにより、降車動作をよりスムーズに行うことができる。
Further, the seating portion is attached to be rotatable about the yaw axis, and the base body is configured to be tiltable in conjunction with the rotation of the seating portion.
According to this configuration, for example, when the seating portion is rotated in accordance with the user's getting-off operation, the getting-out operation can be assisted by tilting the base body in conjunction with this. Thereby, alighting operation can be performed more smoothly.
本発明によれば、カント路面等の勾配を有する床面上に基体が配置されている場合であっても、全方向移動車輪である第１の車輪を駆動させることで、基体の上下方向が重力方向に一致するように移動させることができる。これにより、基体を安定した姿勢に維持することができる。この場合、着座部が重力方向上方を向くので、利用者の身体重心が着座部の上方に配置され、利用者が体を倒す必要がなく、乗り心地を向上させることができる。 According to the present invention, even when the base body is arranged on a floor surface having a gradient such as a cant road surface, the vertical direction of the base body can be adjusted by driving the first wheel that is an omnidirectional moving wheel. It can be moved to match the direction of gravity. Thereby, the base body can be maintained in a stable posture. In this case, since the seating portion is directed upward in the direction of gravity, the user's body center of gravity is disposed above the seating portion, so that the user does not need to tilt the body and ride comfort can be improved.
（電動車両）
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は電動車両を前側から見た斜視図であり、図２は後側から見た斜視図である。
図１，図２に示すように、本実施形態の電動車両１は、車体（基体）２と、車体２の前後に取り付けられた全方向移動車両である前輪（第２の車輪）３及び後輪（第１の車輪）４と、後輪４の上方に配置され乗員（利用者）Ｄが電動車両１の前向きに着座可能な着座部５とを備えている。
(Electric vehicle)
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an electric vehicle viewed from the front side, and FIG. 2 is a perspective view of the electric vehicle viewed from the rear side.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
車体２は、前輪３及び後輪４間を架け渡すように形成されたステップフロア９と、前輪３及び後輪４を構成する前輪フェンダー７及び後輪フェンダー８と、後輪フェンダー８と着座部５とを連結する連結部１０とを備えている。
ステップフロア９は、路面Ｔとの間に間隔を空けた状態で路面Ｔと平行に延在する平板状の部材であり、その上面に乗員Ｄの足部や荷物等を載置可能に構成されている。そして、ステップフロア９の前端部には、前輪３の前輪フェンダー７が連結される一方、後端部には後輪４の後輪フェンダー８が連結されている。
連結部１０は、上方に向かって延在する円柱状の部材であり、下端が後輪フェンダー８の上部に連結される一方、上端に着座部５が連結されている。
The
The
The connecting
着座部５は、乗員Ｄが乗車するための側面視Ｌ字状のシート部１２と、シート部１２及び上述した連結部１０を連結するベース部１４とを備えている。シート部１２は、前後方向に延在して乗員Ｄの尻部及び大腿部を支持する座面部１３と、座面部１３の後端部から上方に向かって延在して乗員Ｄの背部を支持するシートバック１５とを備えている。
The
シートバック１５の左右方向両端部には、高さ方向中間部から前方に向かって延出する一対のアームレスト１６が設けられている。これらアームレスト１６は、シートバック１５に対してピッチ軸（前後方向に直交する軸）周りに回動可能に支持されている。なお、アームレスト１６の先端には、電動車両１の移動動作を乗員Ｄの手で操舵するためのコントローラ６が設置されている。また、シートバック１５の上端部には、左右方向に沿って延在する手すり１８が設けられており、この手すり１８にバック等の荷物が掛止できるようになっている。また、シートバック１５の後側には、可倒式の荷台１７が設けられている。この荷台１７は、シートバック１５の下端側にピッチ軸周りに傾動可能に支持されている。具体的に、荷台１７は未使用時においてはシートバック１５と略平行に延在するように配置される（図２参照）一方、使用時においてはシートバック１５に略直交する位置まで傾動して（図１参照）、その上面に荷物等を載置できるようになっている。
A pair of
ベース部１４は、その上端部が座面部１３の下面に連結される一方、下端部が図示しない駆動機構を介して連結部１０の上端に連結されている。そして、着座部５は、駆動機構によってヨー軸（路面Ｔ（図３参照）の法線）周りに回転可能に構成されている（図１中矢印Ｍ参照）。
The
図３は後輪の拡大断面図であり、図４は後輪の斜視図である。また、図５は主輪の斜視図であり、図６は主輪とフリーローラとの配置関係を示す図である。なお、前輪と後輪とはともに同様の構成であるため、以下の説明では後輪を例として説明する。また、図３では後輪フェンダー及び主輪の一部のみを断面図として示している。
図３〜図６に示すように、後輪４は、ゴム状弾性材等により円環状に形成された主輪２０を有し、この主輪２０はほぼ円形の横断面形状を有する。主輪２０は、その弾性変形によって、図５及び図６の矢印Ｙ１で示すように、円形の横断面の中心Ｃ１（具体的には、円形の横断面中心Ｃ１を通って、主輪２０の軸心と同心となる円周線）の周りに回転可能となっている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the rear wheel, and FIG. 4 is a perspective view of the rear wheel. FIG. 5 is a perspective view of the main wheel, and FIG. 6 is a diagram showing an arrangement relationship between the main wheel and the free roller. Since both the front wheel and the rear wheel have the same configuration, the following description will be made taking the rear wheel as an example. FIG. 3 shows only a part of the rear wheel fender and the main wheel as a cross-sectional view.
As shown in FIGS. 3 to 6, the
主輪２０は、その軸心Ｃ２（主輪２０全体の直径方向に直交する軸心Ｃ２）が電動車両１の左右方向に一致した状態で、後輪フェンダー８の内側に配置され、主輪２０の外周面の下端部にて路面Ｔに接地している。なお、後輪フェンダー８は、側面視で円形状に形成されるとともに、下方に向けて開口するドーム状の部材であり、後輪４における下端部を除くほぼ全体を覆うように配置されている。
The
そして、主輪２０は、アクチュエータ装置１９による駆動（詳細は後述する）によって、図５の矢印Ｙ２で示すように主輪２０の軸心Ｃ２の周りに回転する動作（路面Ｔ上を輪転する動作）と、主輪２０の横断面中心Ｃ１の周りに回転する動作とを行なうことが可能である。その結果、主輪２０は、それらの回転動作の複合動作によって、路面Ｔ上を全方向に移動することが可能となっている。
アクチュエータ装置１９は、主輪２０と後輪フェンダー８の右側壁２１Ｒとの間に介装される回転部材２７Ｒ及びフリーローラ２９Ｒと、主輪２０と後輪フェンダー８の左側壁２１Ｌとの間に介装される回転部材２７Ｌ及びフリーローラ２９Ｌと、回転部材２７Ｒ及びフリーローラ２９Ｒの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ３１Ｒと、回転部材２７Ｌ及びフリーローラ２９Ｌの上方に配置されたアクチュエータとしての電動モータ３１Ｌとを備えている。
The
The
電動モータ３１Ｒ，３１Ｌは、それぞれのハウジングが後輪フェンダー８の両側壁２１Ｒ，２１Ｌに各々取付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの電源（蓄電器）は、車体２の適所に搭載されている。
回転部材２７Ｒは、左右方向の軸心を有する支軸３３Ｒを介して右側壁２１Ｒに回転可能に支持されている。同様に、回転部材２７Ｌは、左右方向の軸心を有する支軸３３Ｌを介して左側壁２１Ｌに回転可能に支持されている。この場合、回転部材２７Ｒの回転軸心（支軸３３Ｒの軸心）と、回転部材２７Ｌの回転軸心（支軸３３Ｌの軸心）とは同軸心である。
The electric motors 31 </ b> R and 31 </ b> L are respectively attached to the side walls 21 </ b> R and 21 </ b> L of the
The rotating
回転部材２７Ｒ，２７Ｌは、それぞれ電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの出力軸に、減速機としての機能を含む動力伝達機構を介して接続されており、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌからそれぞれ伝達される動力（トルク）によって回転駆動される。各動力伝達機構は、例えばプーリ・ベルト式のものである。すなわち、図３に示すように、回転部材２７Ｒは、プーリ３５Ｒとベルト３７Ｒとを介して電動モータ３１Ｒの出力軸に接続されている。同様に、回転部材２７Ｌは、プーリ３５Ｌとベルト３７Ｌとを介して電動モータ３１Ｌの出力軸に接続されている。
なお、上述した動力伝達機構は、例えば、スプロケットとリンクチェーンとにより構成されるもの、あるいは、複数のギヤにより構成されるものであってもよい。また、例えば、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌを、それぞれの出力軸が各回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同軸心になるように各回転部材２７Ｒ，２７Ｌに対向させて配置し、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの出力軸を回転部材２７Ｒ，２７Ｌに各々、減速機（遊星歯車装置等）を介して連結するようにしてもよい。
The rotating
The power transmission mechanism described above may be constituted by, for example, a sprocket and a link chain, or constituted by a plurality of gears. In addition, for example, the electric motors 31R and 31L are arranged to face the
各回転部材２７Ｒ，２７Ｌは、主輪２０側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面３９Ｒ，３９Ｌとなっている。
回転部材２７Ｒのテーパ外周面３９Ｒの周囲には、回転部材２７Ｒと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ２９Ｒが配列されている。そして、これらのフリーローラ２９Ｒは、それぞれ、ブラケット３８Ｒを介してテーパ外周面３９Ｒに取付けられ、ブラケット３８Ｒに回転可能に支承されている。
同様に、回転部材２７Ｌのテーパ外周面３９Ｌの周囲には、回転部材２７Ｌと同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数（フリーローラ２９Ｒと同数）のフリーローラ２９Ｌが配列されている。そして、これらのフリーローラ２９Ｌは、それぞれ、ブラケット３８Ｌを介してテーパ外周面３９Ｌに取付けられ、ブラケット３８Ｌに回転可能に支承されている。
Each rotating
A plurality of
Similarly, a plurality (the same number as the
主輪２０は、回転部材２７Ｒ側のフリーローラ２９Ｒと、回転部材２７Ｌ側のフリーローラ２９Ｌとの間に挟まれるようにして、回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同軸心に配置されている。
この場合、図６に示すように、各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌは、その軸心Ｃ３が主輪２０の軸心Ｃ２に対して傾斜するとともに、主輪２０の直径方向（主輪２０をその軸心Ｃ２の方向で見たときに、軸心Ｃ２と各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌとを結ぶ径方向）に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌのそれぞれの外周面が主輪２０の内周面に斜め方向に圧接されている。
より一般的に言えば、右側のフリーローラ２９Ｒは、回転部材２７Ｒが軸心Ｃ２の周りに回転駆動されたときに、主輪２０との接触面で、軸心Ｃ２周りの方向の摩擦力成分（主輪２０の内周の接線方向の摩擦力成分）と、主輪２０の横断面中心Ｃ１の周り方向の摩擦力成分（円形の横断面の接線方向の摩擦力成分）とを主輪２０に作用させ得るような姿勢で、主輪２０の内周面に圧接されている。左側のフリーローラ２９Ｌについても同様である。
The
In this case, as shown in FIG. 6, each
More generally speaking, the
なお、前輪３は、上述した後輪４と同一の構成からなり、前輪３及び後輪４は、互いの主輪２０の軸心（回転軸）Ｃ２が平行になるように配置されている（図１，図２参照）。そして、前輪３及び後輪４の電動モータ３１Ｒ，３１Ｌによりそれぞれ、回転部材２７Ｒ，２７Ｌを同方向に等速度で回転駆動させた場合には、各主輪２０が回転部材２７Ｒ，２７Ｌと同方向に軸心Ｃ２の周りに回転することとなる。これにより、各主輪２０が路面Ｔ上を前後方向に輪転して、電動車両１の全体が前後方向に移動することとなる。なお、この場合は、主輪２０は、その横断面中心Ｃ１の周りには回転しない。
また、例えば回転部材２７Ｒ，２７Ｌを互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動させた場合には、各主輪２０は、その横断面中心Ｃ１の周りに回転することとなる。これにより、各主輪２０がその軸心Ｃ２の方向（すなわち左右方向）に移動し、ひいては、電動車両１の全体が左右方向に移動することとなる。なお、この場合は、主輪２０は、その軸心Ｃ２の周りには回転しない。
The
For example, when the
さらに、回転部材２７Ｒ，２７Ｌを、互いに異なる速度（方向を含めた速度）で、同方向又は逆方向に回転駆動させた場合には、各主輪２０は、その軸心Ｃ２の周りに回転すると同時に、その横断面中心Ｃ１の周りに回転することとなる。
この時、これらの回転動作の複合動作（合成動作）によって、前後方向及び左右方向に対して傾斜した方向に主輪２０が移動し、ひいては、電動車両１の全体が主輪２０と同方向に移動することとなる。この場合の主輪２０の移動方向は、回転部材２７Ｒ，２７Ｌの回転方向を含めた回転速度（回転方向に応じて極性が定義された回転速度ベクトル）の差に依存して変化するものとなる。
以上のように各主輪２０の移動動作が行なわれるので、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの回転速度（回転方向を含む）を制御し、ひいては回転部材２７Ｒ，２７Ｌの回転速度を制御することによって、電動車両１の移動速度及び移動方向を制御できることとなる。
Further, when the
At this time, the
Since the
ここで、電動車両１の概略的な動作制御を説明すると、基本的に本実施形態の電動車両１では、シート部１２に着座した乗員Ｄがその上体を傾けた場合（具体的には、乗員Ｄと電動車両１とを合わせた全体の重心点Ｇ（図７参照）の位置（水平面に投影した位置）を動かすように上体を傾けた場合）に、上体を傾けた側に車体２がシート部１２とともに傾動する。そして、この時、車体２が傾いた側に電動車両１が移動するように、主輪２０の移動動作が制御される。すなわち、本実施形態では、乗員Ｄが上体を動かし、ひいては、シート部１２とともに車体２を傾動させるという動作が、電動車両１に対する１つの基本的な操縦操作（電動車両１の動作要求）とされ、その操縦操作に応じて主輪２０の移動動作がアクチュエータ装置１９を介して制御される。
Here, schematic operation control of the
具体的には、電動車両１（及び乗員Ｄの全体）の重心点Ｇが、後輪４の中心点のほぼ真上に位置する状態（具体的には電動車両１の前後方向から見て重心点Ｇが後輪４の接地点（路面Ｔにおいて重心点Ｇまでの距離が最短となる点）のほぼ真上に位置する状態）での車体２の姿勢を目標姿勢とし、基本的には、車体２の実際の姿勢を目標姿勢に収束させるように、前輪３及び後輪４の移動動作が制御される。すなわち、電動車両１の上下方向が重力方向に一致するように前輪３及び後輪４の移動動作が制御される。具体的に、目標姿勢に対して重心点Ｇが前後方向に移動したと判断された場合には、上述した前輪３及び後輪４の主輪２０を軸心Ｃ２周りに回転させて電動車両１を前後方向に移動させる。一方、目標姿勢に対して重心点Ｇが左右方向に移動したと判断された場合には、各主輪２０を中心Ｃ１周りに回転させて電動車両１を左右方向に移動させる。または、これらの回転動作の複合動作によって、車体２の姿勢が目標姿勢に収束される。したがって、電動車両１を移動させたい場合には、乗員Ｄ自身の重心点を進行方向に向けて傾ける。すると、電動車両１００は、目標姿勢を保とうとして進行方向に移動することになる。
Specifically, the center of gravity G of the electric vehicle 1 (and the entire occupant D) is located almost directly above the center point of the rear wheel 4 (specifically, the center of gravity viewed from the front-rear direction of the electric vehicle 1). The posture of the
以上の動作を行うために、本実施形態ではマイクロコンピュータや電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのドライブ回路ユニットなどを含む電子回路ユニットにより構成された制御ユニットや、車体２の所定の部位の重力方向に対する傾斜角及びその変化速度を計測するための傾斜センサ、電動車両１に乗員Ｄが搭乗しているか否かを検知するための荷重センサ、電動モータ３１Ｒ，３１Ｌのそれぞれの出力軸の回転角度及び回転角速度を検出するための角度センサとしてのロータリーエンコーダ５６Ｒ，５６Ｌ（図３参照）等がそれぞれ、電動車両１の適所に搭載されている。また、以上の動作は、アームレスト１６に設置されたコントローラ６を操舵することによっても行うことができる。具体的には、コントローラ６を電動車両１の進行方向に向けて操作することで、制御ユニットに向けて電動車両１の動作信号が出力され、この動作信号に基づいてアクチュエータ装置１９が制御される。
In order to perform the above operation, in this embodiment, a control unit constituted by an electronic circuit unit including a microcomputer and drive circuit units of the electric motors 31R and 31L, and an inclination angle of a predetermined part of the
図７は電動車両を後側から見た背面図である。
ここで、図１，図２，図７に示すように、ステップフロア９の下面には、一対のキャスター（接地部材）４０ａ，４０ｂが配置されている。各キャスター４０ａ，４０ｂは、前輪３及び後輪４の中心点（主輪２０の軸心Ｃ２上、軸方向での主輪２０の幅内の点）を結ぶ直線Ｌ（電動車両１の左右方向における中心線）に対して左右方向両側で対向するように配置されている。これらキャスター４０ａ，４０ｂは、ステップフロア９に対してヨー軸周りに回転可能に構成されたブラケット４１ａ，４１ｂと、ブラケット４１ａ，４１ｂに回転可能に支持されたローラ本体４２ａ，４２ｂとを備えている。
FIG. 7 is a rear view of the electric vehicle as viewed from the rear side.
Here, as shown in FIGS. 1, 2, and 7, a pair of casters (grounding members) 40 a and 40 b are disposed on the lower surface of the
ブラケット４１ａ，４１ｂは、ステップフロア９の下面にサスペンション部材（図７参照）４５を介して連結されている。サスペンション部材４５は、ステップフロア９の下面における左右方向中央部から左右両側に向かって延出し、その先端部分でブラケット４１ａ，４１ｂをそれぞれ回転可能に支持している。また、サスペンション部材４５は、キャスター４０ａ，４０ｂを下方に向けて付勢しており、ローラ本体４２ａ，４２ｂの外周面は、路面Ｔの状態、例えば路面Ｔの凹凸や勾配等に関わらず常に接地するように構成されている。
The
ローラ本体４２ａ，４２ｂは、ゴム状弾性材や樹脂等からなる円板状の部材であり、ブラケット４１ａ，４１ｂによって軸心Ｃ４周りに回転可能に支持されている。したがって、キャスター４０ａ，４０ｂは、ローラ本体４２ａ，４２ｂが回転することで路面Ｔ上を走行するとともに、ブラケット４１ａ，４１ｂが回転してローラ本体４２ａ，４２ｂの向きが変更されることで、前輪３及び後輪４の駆動に従動して、路面Ｔ上を全方向に移動可能に構成されている。なお、電動車両１は、水平面に対するキャスター４０ａ，４０ｂの角度θ（水平面とローラ本体４２ａ，４２ｂの軸心Ｃ４とがなす直線Ｌ周りの角度）を測定するための図示しない角度センサ（角度測定手段）を備えている。そして、電動車両１は、角度センサで測定された角度θに基づいて路面Ｔの勾配等を算出できるようになっている。
The
また、サスペンション部材４５には、図示しない昇降機構が設けられており、昇降機構を駆動することにより、キャスター４０ａ，４０ｂ（ローラ本体４２ａ，４２ｂ）が路面Ｔから離間するようになっている。すなわち、キャスター４０ａ，４０ｂは、昇降機構によって使用時にはローラ本体４２ａ，４２ｂの外周面が接地状態となる位置まで下降する一方、未使用時には路面Ｔとローラ本体４２ａ，４２ｂの外周面が非接地状態となる位置まで上昇する。なお、非接地状態においては、キャスター４０ａ，４０ｂは、ステップフロア９の下面に形成された図示しない収納部に収納されることになる。
The
（作用）
次に、上述した電動車両１の作用について説明する。
図８，図９は、電動車両の動作を説明するための説明図であり、図７に相当する電動車両を後側から見た背面図である。
ところで、図７に示すように、カント路面等、電動車両１が左右方向にかけて勾配を有する路面Ｔ上に配置されている場合、前輪３及び後輪４の軸心Ｃ２が、路面Ｔと平行に配置されることで、電動車両１の上下方向（図７〜図９中鎖線Ｊ参照）が重力方向（図７〜図９中鎖線Ｋ参照）に対して傾いて配置される。その結果、乗員Ｄは重力方向に対して傾いた姿勢のまま走行することになる。これを解消するために、乗員Ｄはシート部１２の上方に身体重心を配置しようと、路面Ｔの傾斜方向の反対側に体を倒すため、乗り心地が悪いという問題がある。
(Function)
Next, the effect | action of the
8 and 9 are explanatory views for explaining the operation of the electric vehicle, and are rear views of the electric vehicle corresponding to FIG. 7 as viewed from the rear side.
By the way, as shown in FIG. 7, when the
これに対して、本実施形態の電動車両１では、上述したように重心点Ｇが、前輪３（後輪４）の中心点のほぼ真上に位置するように、すなわち車体２の上下方向Ｊが重力方向Ｋに一致するように前輪３及び後輪４の移動動作が制御される。具体的に、図７に示す状態から前輪３及び後輪４の移動動作を制御する場合には、図３，図８に示すように、前輪３及び後輪４の回転部材２７Ｒ，２７Ｌを互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動させる。これにより、各主輪２０は、その横断面中心Ｃ１の周りに回転することとなる。すると、各主輪２０がその軸心Ｃ２の方向（すなわち左右方向）に移動し、ひいては、電動車両１の全体が左右方向に移動することとなる。これにより、主輪２０が路面Ｔ上を下って、軸心Ｃ２と水平面とが平行になるように配置される。すなわち、電動車両１の前後方向から見て重心点Ｇと、前輪３（後輪４）の接地点とを結ぶ直線（電動車両１の上下方向Ｊ）が重力方向Ｋに一致することになる。このような制御は、一般的に倒立振子型制御と呼ばれる。倒立振子型制御については、特許第３０７００１５号に詳しい。左右方向は倒立振子型制御を行うことで、車体２を安定した状態に維持することができる。
On the other hand, in the
この場合、本実施形態では、ステップフロア９の下面にキャスター４０ａ，４０ｂが取り付けられているので、電動車両１は前輪３及び後輪４に加えてキャスター４０ａ，４０ｂによっても支持されることになる。そのため、接地点が増加して電動車両１をより安定させた姿勢に維持することができる。また、キャスター４０ａ，４０ｂはサスペンション部材４５によって下方に向けて付勢されているため、路面Ｔが傾斜している場合であってもキャスター４０ａ，４０ｂのローラ本体４２ａ，４２ｂの外周面は、常に路面Ｔに接地することになる。これにより、前輪３及び後輪４の移動時において、前輪３及び後輪４の移動に従動してキャスター４０ａ，４０ｂが回転し、電動車両１を安定した姿勢で移動させることができる。
In this case, in this embodiment, since the
そして、電動車両１が以上の動作を行うことで、シート部１２も重力方向上方を向くことになる。これにより、乗員Ｄの身体重心がシート部１２の上方に配置されるため、乗員Ｄが体を倒す必要なく、電動車両１及び乗員Ｄの上下方向Ｊが重力方向Ｋに一致することになる。そのため、乗員Ｄは、快適な姿勢を維持したまま電動車両１を走行させることができる。具体的には、電動車両１を左右方向に移動させたい場合は、主として乗員Ｄの身体重心を左右方向に傾ける。すると、電動車両１は目標姿勢を保とうとして、乗員Ｄが上体を傾けた側、すなわち左右方向に移動する。一方、電動車両１を前後方向に移動させたい場合は、主としてアームレスト１６に設置されたコントローラ６を操作することで、電動車両１を前後方向に移動させることができる。これにより、電動車両１を、路面Ｔ上の全方向に移動させることができる。なお、コントローラ６の操作によって電動車両１を左右方向に移動させたり、また重心点Ｇを前後方向に傾けることによって電動車両１を前後方向に移動させたりすることも可能である。
And when the
なお、図９に示すように、電動車両１から降りる際には、上述した駆動機構を駆動して着座部５を降車側（例えば、左側）にヨー軸周りに回動させる。そして、これに伴い、車体２の目標姿勢を降車側に傾けるように設定するとともに、車体２の傾斜に対する前輪３及び後輪４の左右方向への駆動の感度を下げることで、車体２を降車側に傾けることができる。これにより、乗員Ｄの降車動作を補助することができ、乗員Ｄは速やかに電動車両１から降りることができる。
As shown in FIG. 9, when getting off the
このように、本実施形態では、前輪３及び後輪４を全方向移動車輪として構成するとともに、前輪３及び後輪４の中心点を結ぶ直線Ｌの左右方向両側に一対のキャスター４０ａ，４０ｂを配置する構成とした。
この構成によれば、カント路面等の勾配を有する路面Ｔ上に電動車両１が配置されている場合であっても、重心点Ｇが前輪３（後輪４）の中心点のほぼ真上に位置するように、すなわち車体２の上下方向が重力方向に一致するように前輪３及び後輪４の移動動作が制御される。これにより、各主輪２０の軸心Ｃ２と水平面とが常に平行な状態に配置されるため、電動車両１を安定した姿勢に維持することができる。これにより、シート部１２が重力方向上方を向くことになるので、乗員Ｄの身体重心がシート部１２の上方に配置され、車体２を安定させるために乗員Ｄが体を倒す必要がない。したがって、乗員Ｄは姿勢を安定させた状態で走行することができるので、快適な乗り心地の電動車両１を提供することができる。
Thus, in the present embodiment, the
According to this configuration, even when the
また、キャスター４０ａ，４０ｂは、前輪３及び後輪４の移動に従動して全方向に移動可能に構成されているので、電動車両１をより安定した姿勢で走行させることができる。
さらに、キャスター４０ａ，４０ｂがサスペンション部材４５によって下方に向けて付勢されているため、路面Ｔの状態（勾配等）に関わらずキャスター４０ａ，４０ｂは常に路面Ｔに接地することになる。これにより、接地点が増加するため、車体２の安定性をさらに向上させることができるので、走行動作等をより安定した姿勢で行うことができる。
Moreover, since the
Further, since the
なお、本実施形態では、上述した角度センサによって算出された路面Ｔの勾配等に基づいて、電動車両１の電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの回転速度等を制御できるようになっている。具体的には、上り斜面を走行する場合や下り斜面を走行する場合等に応じて電動モータ３１Ｒ，３１Ｌの回転速度等を適宜補正できるようになっている。
In the present embodiment, the rotational speed and the like of the electric motors 31R and 31L of the
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
上述した実施形態では、サスペンション部材４５を介してキャスター４０ａ，４０ｂを連結する場合について説明したが、これに限らずステップフロア９に直接キャスター４０ａ，４０ｂを取り付けたり、リジッドサスペンション等の剛体を介して取り付け、キャスター４０ａ，４０ｂを車体２に対して所定の位置に固定可能としても構わない。この場合、車体２に対するキャスター４０ａ，４０ｂの角度（直線Ｌ周りの角度）は、車体２に対して相対位置変更不能に取り付けられていてもよいし、選択的に固定可能とされていてもよい。
この構成によれば、ローラ本体４２ａ，４２ｂは常時路面Ｔに接地しているのではないので、車体２を倒しやすくなる。そして、車体２を僅かに傾けることで、キャスター４０ａ，４０ｂが接地する。すなわち、車体２を傾けた場合に接地点が増加することになるので、車体２を安定させることができ、走行時において車体２のバランスが崩れることがない。また、車体２を傾けた状態で乗降動作を行うことができるので、乗降動作をスムーズに行うことができる。
また、乗員Ｄがステップフロア９に足を載せ電動車両１に乗り込む際に、電動車両１の左右方向片側（例えば、斜面方向における下側）に大きな荷重が作用したとしても、この荷重をキャスター４０ａ，４０ｂによって支えることができる。そのため、車体２の姿勢を安定させた状態で乗車動作を行うことができる。これにより、電動車両１の乗車動作時に電動車両１のバランスが崩れることがないので、乗降動作等をスムーズに行うことができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and shape described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
In the above-described embodiment, the case where the
According to this configuration, since the
Further, when the occupant D gets his feet on the
また、キャスター４０ａ，４０ｂを一対以上設ける構成でも構わない。
また、本発明の接地部材としては、オムニホイールやボールキャスタ等を用いても構わない。さらに、キャスター４０ａ，４０ｂに関わらず、電動車両１の停車時等に電動車両１を支持するためのスタンド等であってもよい。
Moreover, the structure which provides one or
Moreover, as an earthing | grounding member of this invention, you may use an omni wheel, a ball caster, etc. Furthermore, a stand or the like for supporting the
さらに、上述した実施形態では、前輪３及び後輪４の双方が全方向移動車両である場合について説明したが、少なくとも一方の車輪が全方向移動車両であって、他方の車輪が軸心Ｃ２周りに回転する車輪であっても構わない。この場合、後輪４が全方向移動車輪であることが好ましく、前輪３の向きを変更するために操舵機構を設けることがより好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where both the
また、上述した実施形態では、主輪２０をゴム状弾性材により円環状に形成した場合について説明したが、球状やクローラ状等でもよい。また、例えば図１０に示す主輪５０は、円環軸体５１と円環軸体５１に各々円環軸体５１の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられた複数のスリーブ５２とを有している。具体的に、円環軸体５１には周方向移動不可能かつ回転不能に多数のインナースリーブ５３が嵌着されている。各インナースリーブ５３には、メタル軸受け５４を一体結合してなるスリーブ５２が回転可能に装着されている。スリーブ５２は、上述したフリーローラ２９Ｒ，２９Ｌに圧接されるフリーローラであって、数珠繋ぎ状に円環軸体５１に装着され、各々の中心軸線周りに回転可能になっている。
この構成によれば、フリーローラ２９Ｒ，２９Ｌとの摩擦力によってスリーブ５２が円環軸体５１周りに回転することで、電動車両１を左右方向に移動させる一方、主輪５０が軸心（主輪５０全体の直径方向に直交する軸心）周りに回転することで電動車両１を前後方向に移動させることができる。
In the above-described embodiment, the case where the
According to this configuration, the
１…電動車両 ２…車体（基体） ３…前輪（第２の車輪） ４…後輪（第１の車輪） ５…着座部 ４０ａ，４０ｂ…キャスター（接地部材） Ｃ２…軸心（回転軸） Ｄ…乗員（利用者） Ｔ…路面（床面）
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基体に取り付けられ、床面内における全方向に駆動可能な全方向移動車輪である第１の車輪と、
前記第１の車輪の回転軸と平行な回転軸を有する第２の車輪と、
前記第１の車輪の車輪中心点、及び前記第２の車輪の車輪中心点を結んだ直線が前後方向となるように配置された利用者の着座部とを備え、
前記基体には、前記直線の左右にて接地可能な接地部材が取り付けられていることを特徴とする電動車両。 A substrate;
A first wheel which is an omnidirectional moving wheel attached to the base body and capable of being driven in all directions within the floor surface;
A second wheel having a rotation axis parallel to the rotation axis of the first wheel;
A seat center of the user arranged so that a straight line connecting the wheel center point of the first wheel and the wheel center point of the second wheel is in the front-rear direction;
An electric vehicle characterized in that a grounding member that can be grounded on the left and right of the straight line is attached to the base.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2009219798A JP2011068219A (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Electric vehicle |
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| JP (1) | JP2011068219A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014015122A (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Honda Motor Co Ltd | Inverted pendulum type vehicle |
| JP2019209928A (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | トピー工業株式会社 | Travel body |
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2009
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