JP2012126258A

JP2012126258A - 倒立二輪車

Info

Publication number: JP2012126258A
Application number: JP2010279347A
Authority: JP
Inventors: Masa Tsukamoto; 雅塚本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】倒立二輪車の信頼性を向上させること。
【解決手段】倒立二輪車１０は、搭乗者の重心移動に応じて傾斜する平行リンク機構１と、平行リンク機構１に連結され、平行リンク機構１の傾斜に同期して傾斜する操作ハンドル２と、操作ハンドル２の傾斜角度を検出する角度検出手段と、平行リンク機構１の傾斜に応じて移動する移動部の移動量を検出する移動量検出手段と、移動量検出手段により検出された移動量に基づいて、操作ハンドル２の傾斜角度を算出する傾斜角算出手段と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、搭乗者の重心移動により傾斜する平行リンク機構と、平行リンク機構に連結され、平行リンク機構の傾斜に同期して傾斜する操作ハンドルと、操作ハンドルの傾斜角度を検出する角度検出手段と、を備える倒立二輪車に関するものである。

ハンドル角センサを用いて、操作ハンドルの傾斜角度を検出し、検出した操作ハンドルの傾斜角度に基づいて走行を制御する倒立二輪車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５１３０５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す倒立二輪車においては、例えば、ハンドル角センサが故障した場合に、操作ハンドルの傾斜角度を検出することができなくなる虞がある。また、仮に、ハンドル角センサを二重で設けた場合でも、故障特性が同一であるため、同時に故障する虞がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、信頼性を向上させた倒立二輪車を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、搭乗者の重心移動に応じて傾斜する平行リンク機構と、前記平行リンク機構に連結され、前記平行リンク機構の傾斜に同期して傾斜する操作ハンドルと、前記操作ハンドルの傾斜角度を検出する角度検出手段と、を備える倒立二輪車であって、前記平行リンク機構の傾斜に応じて移動する移動部の移動量を検出する移動量検出手段と、前記移動量検出手段により検出された前記移動量に基づいて、前記操作ハンドルの傾斜角度を算出する傾斜角算出手段と、を備える、ことを特徴とする倒立二輪車である。これにより、倒立二輪車の信頼性を向上させることができる。

この一態様において、前記角度検出手段により検出された前記操作ハンドルの傾斜角度と、前記傾斜角算出手段により算出された前記操作ハンドルの傾斜角度と、を比較する比較手段を更に備えていてもよい。これにより、角度検出手段及び移動量検出手段のうちいずれか一方の故障を判断することができる。

この一態様において、前記角度検出手段と移動量検出手段とを二重で備えていてもよい。これにより、倒立二輪車の信頼性をより向上させることができる。

この一態様において、前記移動量検出手段は、前記平行リンク機構に設けられ、前記平行リンク機構の傾斜位置から中立位置に復帰させる付勢手段の移動量を検出するストロークセンサであってもよい。

この一態様において、前記角度検出手段は、ポテンショメータであってもよい。

この一態様において、前記比較手段による比較結果に基づいて、警告を行う警告手段を更に備えていてもよい。これにより、角度検出手段及び移動量検出手段の故障を容易に認識することができる。

本発明によれば、信頼性を向上させた倒立二輪車を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る倒立二輪車の概略的な構成を示す正面図である。本発明の実施形態１に係る倒立二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施形態１に係る倒立二輪車の平行リンク機構が傾斜した状態の一例を示す図である。本発明の実施形態１に係る倒立二輪車の制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施形態２に係る倒立二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。

実施形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る倒立二輪車の概略的な構成を示す正面図である。図２は、本実施形態１に係る倒立二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。

本実施形態１に係る倒立二輪車１０は、倒立状態を維持しつつ、所望の走行を行うように構成されている。倒立二輪車１０は、搭乗者の重心移動により傾斜する平行リンク機構１と、平行リンク機構１の傾斜に同期して傾斜する操作ハンドル２と、左右一対の車輪３Ｌ、３Ｒと、搭乗者の両足が夫々乗る一対のステッププレート４Ｌ、４Ｒと、各車輪３Ｌ、３Ｒを駆動する左右一対の車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒと、操作ハンドル２の傾斜角度を検出する角度センサ６と、平行リンク機構１のストロークを検出するストロークセンサ７と、各車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒの駆動を制御する制御装置８と、を備えている。

平行リンク機構１は、搭乗者の左右方向の重心移動に応じて、左右方向へ傾斜可能に構成されている（図３）。また、平行リンク機構１は、下面部材１１と、下面部材１１の両端辺に夫々立設された一対の側面部材１２と、各側面部材１２の上端辺に連結された上面部材１３と、平行リンク機構１の傾斜位置から中立位置（初期位置）に復帰させる一対のスプリング部材（付勢手段）１４と、を有している。また、スプリング部材１４は、スプリングと、スプリングの移動をガイドするスプリングガイドと、を有している。

操作ハンドル２は、搭乗者が把持し倒立二輪車１０の操作を行うための操作用のハンドルであり、平行リンク機構１に連結されている。操作ハンドル２は、平行リンク機構１の左右方向の傾斜に同期して左右方向へ傾斜するように構成されている。

各ステッププレート４Ｌ、４Ｒは、平行リンク機構１に連結されており、平行リンク機構１は、各ステッププレート４Ｌ、４Ｒの左右方向の傾斜に連動して左右方向へ傾斜するように構成されている。

各車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒは、平行リンク機構１に夫々取付けられており、例えば、バッテリ９からの電力により回転駆動する車輪駆動モータ５１Ｌ、５１Ｒと、車輪駆動モータ５１Ｌ、５１Ｒの駆動を減速して各車輪３Ｌ、３Ｒに伝達する減速ギア５２Ｌ、５２Ｒと、を有している。各車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒは、駆動回路１５を介して制御装置８に接続されており、制御装置８からの制御信号に応じて各車輪３Ｌ、３Ｒを回転駆動する。

角度センサ６は、角度検出手段の一具体例であり、例えば、操作ハンドル２の回転支持軸に設けられており、操作ハンドル２の傾斜角度を検出することができる。角度センサ６としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。角度センサ６は、搭乗者によって旋回したいと思う所望の方向へ操作ハンドル２が傾斜されたとき、その操作量及び操作方向を検出する。角度センサ６は、制御装置８に接続されており、検出した操作ハンドル２の傾斜角度を制御装置８に対して出力する。

ストロークセンサ７は、移動量検出手段の一具体例であり、平行リンク機構１のスプリング部材１４のスプリングガイドに設けられており、スプリングガイドの移動量を検出する。スプリングガイドは、平行リンク機構１の傾斜に応じて移動する移動部であり、ストロークセンサ７は、この平行リンク機構１の傾斜に応じたスプリングガイドの移動量を検出する。ストロークセンサ７は制御装置８に接続されており、検出した移動量を制御装置８に対して出力する。

制御装置８は、例えば、平行リンク機構１に設けられており、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）を有する演算回路８１と、プログラムメモリ、データメモリ、その他のＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する記憶装置８２と、を備えている。

制御装置８は、角度センサ６からの操作ハンドル２の傾斜角度に応じて、一対の車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒの駆動を制御し、左右の車輪３Ｌ、３Ｒに回転差を生じさせる。これにより、倒立二輪車１０は、所望の車速度及び方向へ旋回走行することができる。

制御装置８は、操作ハンドル２の傾斜角度を算出する傾斜角算出部８１と、操作ハンドル２の傾斜角度を比較する比較部８２と、を有している（図４）。

傾斜角算出部８１は、ストロークセンサ７により検出された移動量に基づいて、操作ハンドル２の傾斜角度を算出する。例えば、傾斜角算出部８１は、ストロークセンサ７から出力される電圧値と、予めＲＯＭ等に設定された変換テーブルと、に基づいて、操作ハンドル２の傾斜角度を算出する。傾斜角算出部８１は比較部８２に接続されており、算出した操作ハンドル２の傾斜角度を比較部８２に対して出力する。

比較部８２は、角度センサ６により検出された操作ハンドル２の傾斜角度と、傾斜角算出部８１により算出された操作ハンドル２の傾斜角度と、を比較する。そして、比較部８２は、これら操作ハンドル２の傾斜角度の差が所定値以上の場合は、角度センサ６及びストロークセンサ７のうちいずれか一方の故障であると判断する。

比較部８２が、角度センサ６及びストロークセンサ７のうちいずれか一方の故障であると判断すると、警告装置１６によりその故障を警告する。ここで、警告装置１６は、警告手段の一具体例であり、例えば、警告音を出力するスピーカ、警告灯を点灯／点滅させるライト装置、警告表示を行なう表示装置、警告振動を発生させる振動装置、第三者に通知を行なう通信装置、などを含む。

また、制御装置８は、角度センサ６及びストロークセンサ７のうち、正常に動作するセンサ６、７の出力値を用いて、上記各車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒの駆動を制御する。

以上、本実施形態１に係る倒立二輪車１０によれば、角度センサ６とは異なる故障特性を有するストロークセンサ７を用いて、操作ハンドル２の傾斜角度を検出することで、角度センサ６及びストロークセンサ７が同時に故障する確率を低減することができる。また、角度センサ６と振動特性及びノイズ特性が異なるストロークセンサ７を併用し、相互に苦手とする周波数帯などの領域を補完し合うことで、正常時の動作安定性を高めることができる。さらに、故障部位を容易に特定し、その故障部位を切り離し、正常部位での動作が可能となるため、冗長性を持たせることができる。すなわち、倒立二輪車１０の信頼性を向上させることができる。なお、平行リンク機構１は一般的に倒立二輪車１０に設けられているため、上述のようにスプリング部材１４のスプリングガイドにストロークセンサ７を設けるだけで、容易に機能拡張が可能となる。

実施形態２．
実施形態２において、第１及び第２角度センサ２１、２２、第１及び第２ストロークセンサ２３、２４、および、第１及び第２ＣＰＵ２５、２６、を備えた２重系システムで構成されてもよい（図５）。

第１角度センサ２１は、検出した操作ハンドル２の傾斜角度を第１ＣＰＵ２５に対して出力し、第１ストロークセンサ２３は、検出した平行リンク機構１のスプリングガイドの移動量を第１ＣＰＵ２５に対して出力する。

同様に、第２角度センサ２２は、検出した操作ハンドル２の傾斜角度を第２ＣＰＵ２６に対して出力し、第２ストロークセンサ２４は、検出した平行リンク機構１のスプリングガイドの移動量を第２ＣＰＵ２６に対して出力する。そして、第１及び第２ＣＰＵ２５、２６は、夫々検出及び算出した操作ハンドル２の傾斜角度を相互に送受信し、比較を行う。

第１ＣＰＵ２５は、第１角度センサ２１からの操作ハンドル２の傾斜角度と、第１ストロークセンサ２３からの移動量に基づいた操作ハンドル２の傾斜角度と、第２ＣＰＵ２６から送信される操作ハンドル２の傾斜角度と、を比較し、第１及び第２角度センサ２１、２２、および、第１及び第２ストロークセンサ２３、２４、の故障を判断する。

一方、第２ＣＰＵ２６は、第２角度センサ２２からの操作ハンドル２の傾斜角度と、第２ストロークセンサ２４からの移動量に基づいた操作ハンドル２の傾斜角度と、第１ＣＰＵ２５から送信される操作ハンドル２の傾斜角度と、を比較し、第１及び第２角度センサ２１、２２、および、第１及び第２ストロークセンサ２３、２４、の故障を判断する。

以上のように、第１及び第２角度センサ２１、２２、および、第１及び第２ストロークセンサ２３、２４、を二重で備えることで、倒立二輪車１０の信頼性をより向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、上記実施形態において、傾斜角算出部８１は、ストロークセンサ７により検出された移動量に基づいて、操作ハンドル２の傾斜角度を算出しているが、これに限らず、例えば、傾きセンサや加速度センサなどにより検出された各ステッププレート４Ｌ、４Ｒの傾斜、あるいは、ストロークセンサなどにより検出された各車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒの移動量、に基づいて、操作ハンドル２の傾斜角度を算出してもよい。

また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、制御装置８の傾斜角算出部８１及び比較部８２が実行する処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１平行リンク機構
２操作ハンドル
３Ｌ，３Ｌ車輪
４Ｌ，４Ｒステッププレート
５Ｌ，５Ｒ車輪駆動ユニット
６角度センサ
７ストロークセンサ
８制御装置
９バッテリ
１０倒立二輪車
１１下面部材
１２側面部材
１３上面部材
１４スプリング部材
８１傾斜角算出部
８２比較部

Claims

搭乗者の重心移動に応じて傾斜する平行リンク機構と、
前記平行リンク機構に連結され、前記平行リンク機構の傾斜に同期して傾斜する操作ハンドルと、
前記操作ハンドルの傾斜角度を検出する角度検出手段と、
を備える倒立二輪車であって、
前記平行リンク機構の傾斜に応じて移動する移動部の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記移動量検出手段により検出された前記移動量に基づいて、前記操作ハンドルの傾斜角度を算出する傾斜角算出手段と、
を備える、ことを特徴とする倒立二輪車。
請求項１記載の倒立二輪車であって、
前記角度検出手段により検出された前記操作ハンドルの傾斜角度と、前記傾斜角算出手段により算出された前記操作ハンドルの傾斜角度と、を比較する比較手段を更に備える、ことを特徴とする倒立二輪車。
請求項１又は２記載の倒立二輪車であって、
前記角度検出手段と移動量検出手段とを二重で備える、ことを特徴とする倒立二輪車。
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の倒立二輪車であって、
前記移動量検出手段は、前記平行リンク機構に設けられ、前記平行リンク機構の傾斜位置から中立位置に復帰させる付勢手段の移動量を検出するストロークセンサである、ことを特徴とする倒立二輪車。
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の倒立二輪車であって、
前記角度検出手段は、ポテンショメータである、ことを特徴とする倒立二輪車。
請求項２記載の倒立二輪車であって、
前記比較手段による比較結果に基づいて、警告を行う警告手段を更に備える、ことを特徴とする倒立二輪車。