JP2012030766A - 倒れない二輪自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の二輪自動車は、四輪自動車のように左右の支えが無いため、バランスを崩すと簡単に転倒していた。また停止時には、足を地面について支えるか、スタンドを使用して支える必要があった。また低速走行時は、左右のバランスをとるために、ハンドルを操作する必要があり、そのために走行方向が定まらず、安定した走行が出来なかった。
【解決の手段】 車体に取り付けた傾斜センサーにより、車体の傾きを検出し、その信号により、高速で回転させたフライホィールと錘を制御することで、二輪自動車自体が自力で立つようにし、安全に走行できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪の自動車が倒れないようにするための制御に関する。

従来の二輪自動車は、倒れないように制御する装置を持って居なかったために、低速ではふらつき危険であり、停止すると倒れないように足を地面について車体を支えるか、スタンドにて支える必要があった。

前後に車輪を持つ二輪の自動車が、横方向に倒れないように制御する。

傾斜センサーにより、車体の傾きを検出し、その信号により、高速で回転させたフライホィールと錘を制御することで、車体が倒れるのを防止する。

低速でもふらつかず、傾斜地でも傾くことなく、安定して走行でき、停車しても倒れることの無い安全で便利な二輪自動車の製造が可能になる。

図１は、本発明の全体の構成を示した斜視図である。 図２は、図１のフライホィール１７付近の拡大図である。 図３は、図１の錘１２付近の拡大図である。 図４は、錘１２の変形例である。 図５は、錘１２の変形例である。 図６は、本発明の全体の構成を示した斜視図である。 図７は、図６のフライホィール１７付近の拡大図である。 図８は、本発明の全体の構成を示した斜視図である。 図９は、図８のフライホィール１７付近の拡大図である。 図１０は、本発明の電気回路のブロック図である。

高速回転させたフライホィールと錘を制御することで車体が倒れないようにする。

傾斜センサー２は、車体１に固定されていて、車体の傾きを検出する。フライホィールは、フライホィール自体の回転軸２０を、水平になるように一端をアーム１６に回転できるように軸受け２０にて取り付け、反対側をモーター１５に取り付けて高速で回転させる。アーム１６は、回転できるように車体に取り付けられ、モーター３で回転させる。モーター３の回転軸には、回転角度センサーが取り付けられ、フライホィールの回転軸の車体に対する角度を検出する。

車体が傾くと、傾斜センサーが傾きを検出して、その信号を電気回路に送り、その出力でモーター３を必要な角度だけ回転させる。高速で回転しているフライホィールに加えられた力は、９０度ずれた方向に出力されるので、その力が車体の傾きを修正する方向に回転させれば、車体の傾きが修正される。車体の傾きがなくなると、傾斜センサーの出力は無くなるので、モーター３は停止する。車体が傾く度に、この動作を繰り返すことにより、車体は倒れることなく地面に対して垂直に維持される。

錘１２は、アーム１３により、モーター１１の回転軸２３に取り付け、モーターの回転軸には、回転角度センサー５１が取り付けられ錘の位置を検出する。

モーター３により、フライホィールの枠１６を回転させることで、車体の傾きを修正するが、この修正動作を繰り返すと、フライホィールの枠１６の角度が次第にずれていくことになる。フライホィールの枠が９０度傾くと、フライホィールの修正力は完全に無くなる。

このように、フライホィールが傾くことを防ぐには、フライホィールが車体の傾きを修正する際に、修正の結果、フライホィール自体の傾きが元に戻る方向に車体を傾ければよいことになる。従って、その方向に車体が傾くように、錘を移動させれば、フライホィールは、車体の傾きを修正することにより、フライホィール自体の傾きも修正される。

フライホィールの傾きは、車体に加わった力が大きいほど大きくなり、それに比例して、錘の移動量も大きくなるので、車体を傾斜しないように支える力も大きくなる。

図４は、錘を変形した一例である。錘の下側の突起部分２８２が車体の重心の位置を変えるために働く。２６２と２７２の部分は、左右の重量のバランスが取れているので、重心の移動には関係しないが、２８２の部分がモーターの回転により左右に移動した場合、その反動が車体に加わり車体が振動するのを防ぐ働きがある。

錘が回転した場合、２６２と２７２の部分の質量により、車体には反対方向に回転力が加わるが、車体は車輪により地面に接しているので、その結果この力は、車体を左右に振らせる力になる。この力の方向が、２８２の部分の反動とは、反対方向になるために、相殺されて、錘の速い動きでも車体に振動が発生しなくなり、高速で錘を移動させて、車体を強力に支えることができる。

この相殺する力が、相殺するのに必要な力よりも大きい場合は、その差の力は車体の傾きを修正するように直接作用することになる。

図５は、切欠きは無いが、モーターの回転軸２３３を錘の上下方向の適度な位置に取り付けることにより、錘の反動を相殺する。

図６は、フライホィールの回転軸を垂直方向に設置した例である。動作原理は［実施例１］と同じである。フライホィールを枠１６に回転できるように取り付け、モーター１５で高速回転させておき、枠１９に取り付けられたモーター５により、枠１６と共に回転させて姿勢を制御する。

図８は、図１、図６とは異なり、車体に平行な方向に設けたモーター３１の回転軸に取り付けて回転させ、車体の傾きを修正する。この際、姿勢の修正により、フライホィールは車体と直角方向を軸にして回転する。この時生じる傾きは、［実施例１］と同様に錘の移動により修正する。

図１０は、本発明の電気回路のブロック図である。
傾斜センサー２により、車体の傾きを検出し、ローパスフィルター６１により、周波数の高い成分のノイズを取り除き、増幅器６２により信号を増幅する。傾斜センサーの出力信号はプラス方向のみの、傾斜に比例した信号なので、センターの設定回路６３で、車体の直立した位置と信号の中心点を一致させて、傾斜がゼロの状態で出力をゼロにして、左右の傾きによりプラスまたはマイナスの信号を取り出す。さらに基準電圧を０Ｖとしたコンパレーター６４に入れて、０Ｖを境に急激に変化する信号とし、その信号をフォトカプラ６５に入れて、モーターの駆動回路６６を動作させ、その出力でモーター３を駆動してフライホィールを取り付けた枠を回転させる。

モーターの回転軸に連動させた回転角度センサー５により、フライホィールの角度を検出し、その信号を比較回路６７に入れる。モーター１１の回転軸に取り付けられた回転角度センサー５１の信号と比較して出た差の出力を、フォトカプラ６８とモーター制御回路６９を介して、モーター１１を駆動して、錘を移動させる。

従来の二輪自動車のように、ハンドルによりバランスをとる必要が無いので、道に沿った正確なハンドル操作が可能になり、狭い道路でも安全に走れるようになる。また、傾斜した道路でも車体が傾かないので、転倒することなく安全に走行でき、二輪自動車を今までよりも広い範囲の用途に、使用することが可能になる。

１は車体 ２は傾斜センサー ３、１１は制御用モーター ４はハンドル ６は座席 ７は電気回路ボックス ８は後輪 ９は走行用のモーター １２は錘 １３はアーム １４は足置き １５はフライホィール駆動用モーター １６は枠 １７はフライホィール １８は前輪 １９は枠 ２０、２２は軸受け ２１はフライホィールの回転軸 ２３はモーターの回転軸 ２４は錘を支える軸 １２１、１２２、１２３は錘の部分 １３１，１３２，１３３は錘の部分 ６１はローパスフィルター ６２は増幅器 ６３はセンターの設定回路 ６４はコンパレーター ６５，６８はフォトカプラ ６６、６９はモーター駆動回路 ５，５１は回転角度センサー ６７は比較回路

Claims (2)

1. 傾斜センサーにより、車体の傾きを検出し、その信号を利用して、高速で回転させたフライホィールと錘を制御して、車体を自立させる装置、および本装置を内蔵した自動車。
2. 錘に連動して動き、錘の移動により生じる反作用を相殺する補助の錘を持った［請求項１］の装置および、本装置を内蔵した自動車。

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