JP2012106523A - Electric vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、車輪ごとに駆動装置を備えた電動車両に関し、車輪ごとの駆動・制動・操舵等のコントロールができるようにしたものである。 The present invention relates to an electric vehicle provided with a driving device for each wheel, and can control driving, braking, steering and the like for each wheel.
車輪ごとに駆動装置を設けた電動車両は従来から知られている(特許文献1及び2)。特許文献1に開示された電動車両は、左右に一対の車輪を備えた自動二輪車であり、車輪ごとに駆動装置としてのモータを備えている。また、車体の共通装置としてジョイスティック、ジャイロセンサー及びコントローラが設けられている。 Conventionally, an electric vehicle provided with a driving device for each wheel is known (Patent Documents 1 and 2). The electric vehicle disclosed in Patent Document 1 is a motorcycle including a pair of wheels on the left and right, and includes a motor as a driving device for each wheel. In addition, a joystick, a gyro sensor, and a controller are provided as common devices for the vehicle body.
この電動車両は、通常の走行時はジョイスティックからの入力信号に基づき、コントローラによって各車輪を駆動・操舵するようになっている。一方の車輪が路面の段差に乗り上げ、車体が一定角度以上に傾斜するような転倒の危機に遭遇した場合は、ジャイロセンサーがこれを検出する。その検出結果に基づき、他方の車輪を駆動するモータの回転トルクを増大することによって車輪を旋回させる。その旋回によって生じる遠心力によって転倒を防止させ、安全性の限界を引き上げるようにしている。 This electric vehicle is configured to drive and steer each wheel by a controller based on an input signal from a joystick during normal traveling. If one of the wheels rides on a step on the road and the vehicle falls over a certain angle, the gyro sensor detects this. Based on the detection result, the wheel is turned by increasing the rotational torque of the motor that drives the other wheel. The centrifugal force generated by the turning prevents the fall and raises the limit of safety.
特許文献2に開示された電動車両は、前輪が1輪、後輪が左右2輪の自動三輪車であり、左右の後輪には個別に駆動装置としてのモータを設けている。車体の共通装置として前輪を操舵するハンドル、ハンドルの操舵角検出センサー、ハンドルの回転角度増大機構及びコントローラが設けられる。
The electric vehicle disclosed in
この電動車両は、ハンドルの操舵角が一定以上に大きくなった場合に左右の後輪の回転方向を互いに逆転させ、またハンドルの回転角度増大機構によって、小さいハンドル角度で大きな回転角度が得られるように構成され、車両の旋回性能とハンドルの操作性能を向上させている。 In this electric vehicle, when the steering angle of the steering wheel becomes larger than a certain value, the rotation directions of the left and right rear wheels are reversed to each other, and a large rotation angle can be obtained with a small steering wheel angle by the steering wheel rotation angle increasing mechanism The vehicle's turning performance and steering wheel operation performance are improved.
前記のように、従来の電動車両においては、駆動装置が車輪ごとに設けられ、通常は車体に設けられた共通の装置である操舵装置や制御装置によって各車輪の駆動装置が共通に制御される。車体が特定の運転状況になった場合にのみ、各駆動装置を個別に制御することで、特定の性能を向上させるようにしている。 As described above, in a conventional electric vehicle, a driving device is provided for each wheel, and a driving device for each wheel is commonly controlled by a steering device or a control device that is a common device that is usually provided on the vehicle body. . Only when the vehicle body is in a specific driving situation, the specific performance is improved by controlling each driving device individually.
しかし、各車輪に個別に設けられた駆動装置の制御は、あらかじめ設定された制御アルゴリズムに沿って車両自体が駆動装置に指令を出すものであり、運転者の意思により駆動装置を操作するものではない。そのため、運転者の意のままに車両の挙動をコントロールするというような高い自由度に欠ける不満がある。 However, the control of the drive device provided individually for each wheel is such that the vehicle itself issues a command to the drive device according to a preset control algorithm, and the drive device is not operated by the driver's intention. Absent. Therefore, there is a frustration that lacks a high degree of freedom such as controlling the behavior of the vehicle at the driver's will.
そこで、この発明は各車輪に駆動装置を配置した利点を最大限に活用し、各車輪の駆動・制動・操舵等を個別に行えるようにして、運転者の意のままに車両の挙動をコントロールできるようにし、いわば「人馬一体」の運転ができる電動車両を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention takes full advantage of the arrangement of the drive device on each wheel, and can individually control driving, braking, steering, etc. of each wheel to control the behavior of the vehicle at the driver's will. An object of the present invention is to provide an electric vehicle that can be operated in a so-called “human-horse integrated” manner.
前記の課題を解決するために、この発明は、左右又は前後に配置された一対の車輪、前記車輪の駆動装置、ブレーキ装置、操舵装置及び前記各装置のコントローラを備えた電動車両において、前記駆動装置、ブレーキ装置、操舵装置及びコントローラが車輪ごとに個別に設けられた構成としたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electric vehicle including a pair of wheels arranged on the left and right or front and rear, the wheel drive device, a brake device, a steering device, and a controller for each device. A device, a brake device, a steering device, and a controller are individually provided for each wheel.
望ましくは、前記車輪ごとの駆動装置、ブレーキ装置、操舵装置によって車輪ごとの動力ユニットが構成され、前記動力ユニットの各装置が前記車輪ごとのコントローラによって制御されるようにした構成をとることができる。 Preferably, a power unit for each wheel is configured by the driving device, the brake device, and the steering device for each wheel, and each device of the power unit is controlled by a controller for each wheel. .
さらに、前記コントローラが、入力手段としてジョイスティック等の手操作入力手段及びフットペダル等の足操作入力手段を備えている構成をとることができる。 Furthermore, the said controller can take the structure provided with foot operation input means, such as manual operation input means, such as a joystick, as a input means.
各車輪を個別に駆動・制動・操舵等の動力を与える装置と、それらの装置をそれぞれ操作できるコントローラを備えた電動車両であるため、運転者の意のままに車両の挙動をコントロールすることができる。 Since it is an electric vehicle equipped with a device that gives power to each wheel individually, such as driving, braking, and steering, and a controller that can operate each device, it is possible to control the behavior of the vehicle at the driver's will. it can.
各車輪が独立して駆動・制動・操舵のコントロールができるため、定位置旋回、横方位走行、ジャンプなど従来の車両では実現できなかった挙動が可能になる。 Since each wheel can control driving, braking, and steering independently, behaviors that cannot be realized with conventional vehicles such as turning in a fixed position, lateral running, and jumping are possible.
運転者の意のままに車両の挙動をコントロールできるため、ダンスや球技といった他者と接触する用途にも使用可能である。また、電動車両であるため、排気を気にすることなく室内で使用することができる。 Since the behavior of the vehicle can be controlled at the driver's will, it can also be used for applications such as dancing and ball games that contact other people. Moreover, since it is an electric vehicle, it can be used indoors without worrying about exhaust.
本発明の電動車両は上記の特徴を持ち、特に各車輪独立で動力制御できる電動車両の利点を最大限に活かすものである。 The electric vehicle of the present invention has the above-described features, and particularly makes the most of the advantages of an electric vehicle that can control power independently of each wheel.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態1]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[Embodiment 1]
図1に示したように、実施形態1に係る車両11は、車椅子に代表される電動二輪車に関し、車体12に左右一対の車輪13、13を同一の回転軸14上に左右にオフセットして配置している。
As shown in FIG. 1, a
各車輪13はそれぞれ動力ユニット15を有する。その動力ユニット15は、図2に示したように、駆動装置としてインホイールモータ形式のモータ16、ブレーキ装置18及び操舵装置19を有する。操舵装置19は、操舵軸がモータ16のベースやケーシングに結合され、車輪13及びこれと一体のモータ16を旋回操舵する。
Each
前記の動力ユニット15を制御するコントローラ21が車体12の運手席22に設けられる。コントローラ21は、手操作入力手段としてのジョイスティック23、足操作入力手段としてのフットペダル24を備える。コントローラ21に内蔵されたCPUにより、前記動力ユニット15に内蔵された各装置はドライブバイワイヤ17によってコントロールされる。
A
前記の運転席22において、左側の車輪13に関するコントローラ21のジョイスティック23及びフットペダル24は、それぞれ運転者の左手、左足の近くに設置され、左手と左足で個別に操作するか又は同時に操作することにより、コントローラ21を通じて動力ユニット15の各装置を制御する。右側の車輪13に関するコントローラ21も、同様に、ジョイスティック23及びフットペダル24は、それぞれ右手、右足の近くに設置され、前記と同様に操作される。
In the driver's
運転者が、例えば、ジョイスティック23を前又は後ろへ倒すことによりモータ16が駆動され、車輪13が正転又は逆転される。また、その倒す角度の大きさによって速度が調整される。ジョイスティック23を左又は右に倒すことにより操舵装置19が制御され、車輪13が左又は右に操舵される。その倒す角度の大きさによって操舵角が調整される。
For example, when the driver tilts the
また、左又は右のフットペダル24を踏むことでブレーキ装置18が制御され左側又は右側の車輪13が制動される。この場合もその踏み込み量に応じて制動の大きさが調整される。その他、ジョイスティック23の前倒し又は後ろ倒し操作とフットペダル24の踏み込み操作を同時に行うことにより、特殊な挙動を行わせることができる。
Further, when the left or
運転者は、前記の操作を組み合わせることにより、例えば、車輪13の一方に強い制動を加えてロックさせ、他方を駆動させることにより、ロックした車輪13を軸に車両11を回転させることができる。また、一方の車輪13を正転させるとともに、他方の車輪13を逆転させると、車両11はその場で旋回する。
By combining the above operations, the driver can rotate the
また、操舵角を調整することで、車輪13のトー角を走行モードに応じて自在に変更することができる。このため、高速での直進安定性やコーナリングの安定性が高まる。
Further, by adjusting the steering angle, the toe angle of the
運転者は、これらの運転挙動を適宜組み合わせることにより様々な動作を行うことができ、通常の車両のような移動手段やスピード競技、オフロード競技に加え、例えば団体スポーツやダンスなどを行うことができる。 The driver can perform various actions by appropriately combining these driving behaviors. For example, the driver can perform group sports, dance, etc. in addition to moving means such as ordinary vehicles, speed competitions, and off-road competitions. it can.
なお、車両11の安定性を確保するために、フリー回転の補助輪25を設ける場合がある。この補助輪25の位置は、左右の車輪13間の中間においてこれらの3個の車輪13、25の接地点が正三角形又は二等辺三角形となる位置に設定される。
In order to ensure the stability of the
補助輪25は常時接地して車体12を支持する固定形式と、通常は車体12側に折り曲げるか引き上げるかして非接地状態に収納しておき、必要に応じて伸長させて接地させる出し入れ形式の場合がある。補助輪25の固定式・出し入れ式のいずれかを採用できる点については、後述の実施形態2及び3の補助輪25の場合も同様である。
[実施形態2]
The
[Embodiment 2]
図3に示した実施形態2は、一対の車輪13の回転軸14a、14bを前後にオフセットさせ、かつ車輪13が前後方向の中心線A上に配置したバイクに代表される電動二輪車に関するものである。この場合の動力ユニット15、コントローラ21の構成は前記実施形態1の場合と同様であり、その作用も同様に前後車輪を個別に制御することで、多様な運転挙動が可能となる。特に、車体12上において、運転者の荷重移動などにより、車両11をジャンプさせるなどの運転挙動が得られる。
The second embodiment shown in FIG. 3 relates to an electric motorcycle represented by a motorcycle in which the
この場合も、車両11の安定を図るために、2個のフリー回転の補助輪25を設ける場合がある。2個の補助輪25は、前後の車輪13の前後方向の中心線Aの左右対称位置に設定される。
[実施形態3]
Also in this case, in order to stabilize the
[Embodiment 3]
図4に示した実施形態3は、一対の車輪13の回転軸14a、14bが、車体12の前後方向にオフセットし、かつ、車輪13が左右方向にオフセットした配置となっている。この場合の配置態様は、「特許請求の範囲」にいう「左右又は前後に配置された一対の車輪」という概念に含まれるものである。
In the third embodiment shown in FIG. 4, the
動力ユニット15、コントローラ21の構成は前記実施形態1の場合と同様であり、その作用も同様に各車輪を個別に制御することで、多様な運転挙動が可能となる。特に、実施形態1と2を融合した形態であることから、車両の安定性と高い運動性能を両立させることができる。
The configuration of the
補助輪25を設ける場合は、左側補助輪25を左側車輪13の後方に、右側補助輪25を右側車輪13の前方に配置する。
[実施形態4]
When the
[Embodiment 4]
以上の実施形態1から3において、各車輪13を運転者が個別に操作できる機構を有するものであれば、車輪13の数や配置、コントローラの形態、入力手段は実施形態1から3のものに限定されるものではなく、用途に合わせて選択することができる。
In the first to third embodiments described above, the number and arrangement of the
また、機能についても同様に、用途に合わせて自由度の高低を選択することができる。例えば、モータ16とブレーキ装置18を各車輪13ごとに独立とするが、操舵装置19は、走行モードに応じて、左右共通操作とする等である。
Similarly, regarding the function, the degree of freedom can be selected according to the application. For example, the
操作系の機構もドライブバイワイヤ17に限定されるものではなく、用途に合わせて最適な機構を選択することができる。車体12のサイズや形状についても自由に選択することができる。また、ショックアブソーバ機能の有無、形態についても自由に選択可能である。
[実施形態5]
The mechanism of the operation system is not limited to the drive-by-
[Embodiment 5]
車両11に搭載するモータ16は、前記実施形態1から4においては、インホイールモータ形式として説明している。この場合のモータ16は、図5に示したように、モータ部26と車輪ハブ27との間に減速部28が介在されている。しかし、モータ部26と車輪ハブ27からなるダイレクト駆動形式でもよい。
The
なお、前記の減速部28としては遊星歯車減速機又はサイクロイド減速機を使用することができる。
[実施形態6]
As the
[Embodiment 6]
図6示したように、車両11に搭載するモータ20として、これを車体12に設置し、ドライブシャフト29、車輪ハブ30とからなる動力伝達部31を設けて車輪13にトルクを伝達するようにしてもよい。より大きなトルクをコンパクトなユニットで実現するために、モータ20に減速部を付設してもよい。また、等速性を確保するために、ドライブシャフト29に等速ジョイントを介在させてもよい。
As shown in FIG. 6, the
11 車両
12 車体
13 車輪
14、14a、14b 回転軸
15 動力ユニット
16 モータ
17 ドライブバイワイヤ
18 ブレーキ装置
19 操舵装置
20 モータ
21 コントローラ
22 運転席
23 ジョイスティック
24 フットペダル
25 補助輪
26 モータ部
27 車輪ハブ
28 減速部
29 ドライブシャフト
30 車輪ハブ
31 動力伝達部
DESCRIPTION OF
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