JP2018094929A - Coaxial two-wheel vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、倒立状態を維持して走行する同軸二輪車に関する。 The present invention relates to a coaxial two-wheeled vehicle that travels while maintaining an inverted state.
車両本体に立設された支柱と、支柱に沿って上下方向に移動自在なハンドル部と、を備え、搭乗者の重心移動に応じて、倒立状態を維持して走行する同軸二輪車が知られている(特許文献1参照)。 There is known a coaxial two-wheeled vehicle that has a column that is erected on the vehicle body and a handle that is movable in the vertical direction along the column, and that runs while maintaining an inverted state in accordance with the movement of the center of gravity of the passenger. (See Patent Document 1).
ところで、搭乗者は、上記倒立状態の同軸二輪車に搭乗する際、該搭乗者を乗せた同軸二輪車の重心位置が一対の車輪の車軸上になるように、車両本体上における前後方向の搭乗位置を決める。この搭乗位置では、車軸周りに対する、搭乗者の重心による重心モーメント(搭乗者の体重×重心と車軸間の距離)と、同軸二輪車の重心による重心モーメント(同軸二輪車の重量×重心と車軸間の距離)と、が釣合っている。このため、搭乗者は、車軸周りの重心モーメントが釣合うように、自身の体格によって、搭乗位置を車両本体上で前後方向に移動させ調整する必要がある。すなわち、搭乗者の体重が重い場合(図6(a))、搭乗者の搭乗位置は車軸に近ずき、一方、搭乗者の体重が軽い場合(図6(b))、搭乗者の搭乗位置は車軸から遠ざかることとなる。例えば、体重の軽い搭乗者は、重心を後ろにずらし、その重心と車軸間の距離をより大きくすることで搭乗者の重心モーメントをより大きくする必要がある。したがって、体重の軽い搭乗者ほど、図6(b)に示す如く、車両本体の後ろに乗るため、操作ハンドルのハンドル部との距離が大きくなり過ぎたり、腰が引けるような無理な姿勢が強いられる虞がある。 By the way, when a passenger rides on the above-described inverted coaxial two-wheeled vehicle, the front-rear riding position on the vehicle body is set so that the center of gravity of the coaxial two-wheeled vehicle on which the passenger is placed is on the axle of the pair of wheels. Decide. At this boarding position, the center-of-gravity moment due to the passenger's center of gravity (the weight of the passenger x distance between the center of gravity and the axle) and the center-of-gravity moment due to the center of gravity of the coaxial motorcycle (weight of the coaxial motorcycle x distance between the center of gravity and the axle) ) Is balanced. For this reason, the passenger needs to move and adjust the boarding position in the front-rear direction on the vehicle body according to his / her physique so that the moment of gravity around the axle is balanced. That is, when the passenger's weight is heavy (Fig. 6 (a)), the boarding position of the passenger is close to the axle, while when the passenger's weight is light (Fig. 6 (b)), the passenger's boarding The position will move away from the axle. For example, a passenger with a light weight needs to increase the centroid moment of the occupant by shifting the center of gravity backward and increasing the distance between the center of gravity and the axle. Accordingly, as the passenger with a lighter weight gets on the back of the vehicle body, as shown in FIG. 6 (b), the distance from the handle portion of the operation handle becomes too large, and the unreasonable posture that the waist can be pulled is strong. There is a risk of being.
しかし、上記のようにハンドル部を単に上下方向に移動させるだけでは、上記操作ハンドルとの距離は修正しきれず、体重の軽い搭乗者などは、依然として無理な姿勢を強いられる虞がある。 However, simply moving the handle portion in the vertical direction as described above cannot correct the distance from the operation handle, and passengers with light weight may still be forced into an unreasonable posture.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者が最適な姿勢で搭乗できる同軸二輪車を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a main object of the present invention is to provide a coaxial two-wheeled vehicle that allows the passenger to ride in an optimum posture regardless of the physique of the passenger.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
搭乗者が搭乗する車両本体と、
該車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、
前記車両本体に立設され前記搭乗者が把持して操作するハンドルと、
を備え、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する同軸二輪車であって、
前記一対の車輪の車軸と、前記ハンドルと、の相対距離を前後方向に調整する調整手段を備える、
ことを特徴とする同軸二輪車
である。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
A vehicle body on which the passenger is boarded;
A pair of wheels rotatably provided on the vehicle body;
A handle that is erected on the vehicle body and is gripped and operated by the occupant;
A coaxial two-wheeled vehicle that travels while maintaining an inverted state according to the movement of the center of gravity of the passenger,
Adjusting means for adjusting the relative distance between the axle of the pair of wheels and the handle in the front-rear direction;
It is a coaxial two-wheeled vehicle characterized by this.
本発明によれば、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者が最適な姿勢で搭乗できる同軸二輪車を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coaxial two-wheeled vehicle which this passenger can board with an optimal attitude | position irrespective of a passenger's physique can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る同軸二輪車の概略的な構成を示す斜視図である。本実施形態に係る同軸二輪車1は、例えば、倒立状態を維持しつつ、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a coaxial two-wheeled vehicle according to
同軸二輪車1は、例えば、搭乗者が搭乗する車両本体2と、車両本体2に立設され搭乗者が操作する操作ハンドル3と、車両本体2に回転可能に設けられた左右一対の車輪4と、を備えている。
The coaxial two-
車両本体2には、搭乗者の両足が乗る一対のステップ部21が設けられている。車両本体2の各側面には、車輪4の車軸が軸受などを介して夫々設けられている。操作ハンドル3は、例えば、車両本体2の前方側かつ中央付近に立設された支柱部31と、支柱部31の先端に取付けられ、搭乗者が把持するハンドル部32と、ハンドル部32を上下方向にスライドさせるスライド機構33と、を有する。スライド機構33は、ハンドル部32を支柱部31に沿って上下方向へスライドさせる機構である。これにより、搭乗者は、自らの身長に合わせてハンドル部32をスイライドさせ、最適な高さに調整できる。
The
図2は、本実施形態1に係る同軸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に係る同軸二輪車1は、姿勢センサ5と、左右一対の回転センサ6と、左右一対の車輪駆動ユニット7と、制御装置8と、を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic system configuration of the coaxial two-wheeled vehicle according to the first embodiment. The coaxial two-
姿勢センサ5は、車両本体2のステップ部21のピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度、ヨー角度、ヨー角速度、ヨー角加速度等の姿勢情報を検出する。姿勢センサ5は、例えば、搭乗者が重心を前後へ移動させることで生じた車両本体2のステップ部21のピッチ角度(傾斜角度)を検出し、また、搭乗者が重心を左右へ移動させることで生じた車両本体2のステップ部21のロール角度(傾斜角度)を検出することができる。
The
姿勢センサ5は、制御装置8に接続されており、検出した姿勢情報を制御装置8に対して出力する。なお、姿勢センサ5は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、角度センサなどにより構成されている。
The
各回転センサ6は、車両本体2に設けられた車輪4の回転数、回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を検出する。回転センサ6は、例えば、エンコーダである。回転センサ6は、制御装置8に接続されており、検出した回転情報を制御装置8に対して出力する。
Each rotation sensor 6 detects rotation information such as the rotation speed, rotation angle, rotation speed, and rotation acceleration of the wheel 4 provided in the
各車輪駆動ユニット7は、駆動手段の一具体例である。各車輪駆動ユニット7は、車両本体2に回転可能に設けられた各車輪4を夫々駆動することで、車両本体2を走行させる。各車輪駆動ユニット7は、例えば、モータ71と、モータ71を駆動する駆動回路72と、モータ71の回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア73などによって構成することができる。駆動回路72は、例えば、モータドライバIC(Integrated Circuit)やMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)などである。各車輪駆動ユニット7は、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(回転指令値)に応じて、各車輪4を駆動する。
Each wheel drive unit 7 is a specific example of drive means. Each wheel drive unit 7 drives the
制御装置8は、車両本体2が、例えば、倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行(前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等)を行うように、各車輪駆動ユニット7を制御して、各車輪4の回転を制御する。また、制御装置8は、姿勢センサ5により検出された車両本体2の姿勢情報と、回転センサ6により検出された各車輪4の回転情報と、に基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行う。
The control device 8 is configured so that the
例えば、制御装置8は、搭乗者が重心を前後に移動させたときに、姿勢センサ5により検出された車両本体2のステップ部21のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット7を介して各車輪4の回転を制御することで、車両本体2を前進又は後進させる。また、制御装置8は、搭乗者が重心を左右に移動させたときに、姿勢センサ5により検出された車両本体2のステップ部21のロール角度に応じて、各車輪駆動ユニット7を制御して左右車輪間で回転数差を生じさせ、車両本体2を左旋回又は右旋回させる。
For example, the control device 8 uses each wheel drive unit 7 to change the pitch of the
さらに、制御装置8は、例えば、姿勢センサ5により検出された車両本体2のステップ部21のピッチ角度に所定の制御ゲインを乗算して、各車輪4の回転トルクを算出する。そして、制御装置8は、算出した回転トルクが各車輪4に生じるように、各車輪駆動ユニット7を制御する。
Further, for example, the control device 8 multiplies the pitch angle of the
これにより、制御装置8は、車両本体2が傾斜している方向へ各車輪4を回動させ、搭乗者を乗せた車両本体2の重心位置を各車輪4の車軸を通る鉛直線上へ戻すような倒立制御を行う。また、制御装置8は、各車輪4に対して適切な回転トルクを夫々付加することで、車両本体2のピッチ角度がある一定値を超えないような倒立状態を維持しつつ、さらに、姿勢センサ5からの姿勢情報に応じて、前進、後進、停止、減速、加速、左旋回、右旋回等の車両本体2の移動制御を行うことができる。
Thereby, the control device 8 rotates each wheel 4 in the direction in which the vehicle
なお、制御装置8は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)81、CPU81によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ82、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)83、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、それぞれ、ハードウェア構成されている。CPU81、メモリ82、及びインターフェイス部83は、データバスなどを介して相互に接続されている。
The control device 8 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 81 that performs control processing, arithmetic processing, and the like, a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random) that stores a control program executed by the
ところで、搭乗者は、倒立状態の同軸二輪車に搭乗する際、搭乗者を乗せた同軸二輪車の重心位置が一対の車輪の車軸上になるように、車両本体上における前後方向の搭乗位置を決める。この搭乗位置は倒立状態の中立位置であり、搭乗者は、この中立位置で重心を前後方向に移動させることで、同軸二輪車を前後方向へ容易に移動させることができる。この搭乗位置では、車軸周りに対する、搭乗者の重心による重心モーメント(搭乗者の体重×重心と車軸間の距離)と、同軸二輪車の重心による重心モーメント(同軸二輪車の重量×重心と車軸間の距離)と、が釣合っている。このため、搭乗者は、車軸周りの重心モーメントが釣合うように、自身の体格によって、搭乗位置を車両本体上で前後方向に移動させ調整する必要がある。すなわち、搭乗者の体格が大きい(体重が重い)場合、搭乗者の搭乗位置は車軸に近ずき(図6(a))、一方、搭乗者の体格が小さい(体重が軽い)場合、搭乗者の搭乗位置は車軸から遠ざかることとなる(図6(b))。例えば、体格の小さい体重の軽い搭乗者は、重心を後ろにずらし、その重心と車軸間の距離をより大きくすることで搭乗者の重心モーメントをより大きくする必要がある。したがって、体重の軽い体格の小さい搭乗者ほど、図6(b)に示す如く、車両本体の後ろに乗るため、操作ハンドルのハンドル部32との距離が大きくなり過ぎたり、腰が引けるような無理な姿勢が強いられる虞がある。
By the way, when boarding a coaxial two-wheeled vehicle in an inverted state, the passenger determines the boarding position in the front-rear direction on the vehicle body so that the center of gravity of the coaxial two-wheeled vehicle on which the passenger is placed is on the axle of the pair of wheels. This boarding position is an inverted neutral position, and the rider can easily move the coaxial two-wheel vehicle in the front-rear direction by moving the center of gravity in the front-rear direction at this neutral position. At this boarding position, the center-of-gravity moment due to the passenger's center of gravity (the weight of the passenger x distance between the center of gravity and the axle) and the center-of-gravity moment due to the center of gravity of the coaxial motorcycle (weight of the coaxial motorcycle x distance between the center of gravity and the axle) ) Is balanced. For this reason, the passenger needs to move and adjust the boarding position in the front-rear direction on the vehicle body according to his / her physique so that the moment of gravity around the axle is balanced. In other words, when the passenger's physique is large (heavy weight), the boarding position of the occupant approaches the axle (Fig. 6 (a)), while when the passenger's physique is small (light weight), boarding A person's boarding position will go away from an axle (Drawing 6 (b)). For example, a light passenger with a small physique needs to shift the center of gravity backward and increase the distance between the center of gravity and the axle to increase the passenger's center of gravity moment. Therefore, a passenger with a light weight and a small physique gets on the back of the vehicle body as shown in FIG. 6B, so that the distance from the
これに対し、本実施形態に係る同軸二輪車1は、一対の車輪4の車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整する調整装置9を備えている。調整装置9により、一対の車輪4の車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整することで、搭乗者を乗せた同軸二輪車1の重心位置が車軸上にあり、かつ、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者は操作ハンドル3との距離を適切に維持し、最適な姿勢で搭乗できる。これにより、例えば、搭乗者の姿勢が一定になり、バランス訓練によるリハビリ効果のバラツキを低減できる。
On the other hand, the coaxial two-
調整装置9は、調整手段の一具体例である。調整装置9は、車軸に対して、操作ハンドル3の支柱部31を前後方向に相対移動させることで、車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整する。
The adjusting
図3は、本実施形態1に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。例えば、調整装置9は、操作ハンドル3の支柱部31を前後方向へ移動させる支柱移動機構91と、支柱移動機構91を駆動するアクチュエータ92と、搭乗者が操作する調整レバー93と、を有している。支柱移動機構91は、操作ハンドル3の支柱部31の根元付近に設けられ、減速機構、クラッチ機構などを有している。アクチュエータ92は、直動モータなどであり、支柱移動機構91を駆動することで、操作ハンドル3の支柱部31を前後方向に移動させる。調整レバー93は、車両本体2や操作ハンドル3などに搭乗者などが操作可能な位置に設けれている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the adjustment device according to the first embodiment. For example, the
搭乗者が調整レバー93を前後方向に操作するとアクチュエータ92が駆動し、支柱移動機構91は操作ハンドル3の支柱部31を前後方向に移動させる。これにより、車軸と操作ハンドル3のハンドル部32との相対距離を前後方向に調整できる。すなわち、搭乗者は、該搭乗者を乗せた同軸二輪車1の重心位置が車軸上になるように、自身の体重に合わせて搭乗位置を決め、その搭乗位置に合わせて、操作ハンドル3のハンドル部32との距離を適切に維持し最適な姿勢を取れるように、調整装置9により操作ハンドル3のハンドル部32を前後方向へ調整できる。
When the passenger operates the
例えば、図6(b)に示す如く、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は車両本体2の後ろ側に寄るが、その搭乗者は、調整レバー93を操作し、図4に示す如く、操作ハンドル3のハンドル部32を後ろ側に移動させることで、ハンドル部32と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部32を把持操作できる。
For example, as shown in FIG. 6 (b), the boarding position of a passenger with a light weight and a small physique approaches the rear side of the
なお、上記調整装置9の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、調整ネジを回すことで支柱移動機構91を駆動し、操作ハンドル3の支柱部31を前後方向に移動させる構成であってもよい。調整装置9は、操作ハンドル3の支柱部31を前後方向に移動させる直動スライダー機構と、直動スライダー機構を所望の位置で固定するクラッチ機構と、を有する構成でもよい。
In addition, the structure of the said
さらに、調整装置9は、操作ハンドル3を前後方向に傾斜させることで、車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整してもよい。これにより、搭乗者は、体重に合わせて搭乗位置を決め、その搭乗位置に合わせて最適な姿勢を取れるように、操作ハンドル3のハンドル部32を前後方向へ調整できる。例えば、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は車両本体2の後ろ側に寄るが、搭乗者は、操作ハンドル3のハンドル部32を後ろ側に傾斜させることで、ハンドル部32と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部32を把持操作できる。
Further, the adjusting
以上、本実施形態1に係る同軸二輪車1は、一対の車輪4の車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整する調整装置9を備えている。調整装置9により、一対の車輪4の車軸と、操作ハンドル3のハンドル部32と、の相対距離を前後方向に調整することで、搭乗者を乗せた同軸二輪車1の重心位置が車軸上にあり、かつ、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者は操作ハンドル3との距離を適切に維持し、最適な姿勢で搭乗できる。
As described above, the coaxial two-
実施形態2
本発明の実施形態2において、調整装置は、操作ハンドル3に対して、車軸を前後方向へ相対移動させることで、車軸と、操作ハンドル3と、の相対距離を前後方向に調整する。
In
図5は、本実施形態2に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。例えば、本実施形態2に係る調整装置90は、車軸を前後方向へ移動させる車軸移動機構94と、車軸移動機構94を駆動するアクチュエータ95と、搭乗者が操作する調整レバー96と、を有している。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the adjustment device according to the second embodiment. For example, the
車軸移動機構94は、車軸の軸受などに設けられ、減速機構、クラッチ機構などを有している。アクチュエータ95は、直動モータなどであり、車軸移動機構94を駆動することで、車軸を前後方向に移動させる。調整レバー96は、車両本体2や操作ハンドル3などに搭乗者が操作可能に設けられている。搭乗者が調整レバー96を前後方向に操作するとアクチュエータ95が駆動し、車軸移動機構94は車軸を前後方向に移動させる。これにより、車軸と操作ハンドル3のハンドル部32との相対距離を前後方向に調整できる。
The
すなわち、搭乗者は、搭乗者を乗せた同軸二輪車1の重心位置が車軸上になり、かつ、操作ハンドル3のハンドル部32との距離が最適となるように、車軸の位置を調整できる。例えば、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は、上述の如く、通常、車両本体2の後ろ側に寄る。しかし、搭乗者は、調整レバー96を操作し、車軸を前側に移動させる。これにより、同軸二輪車1の重心と車軸との距離は減少し、その重心モーメントも減少する。逆に、搭乗者の重心と車軸との距離は増加し、その重心モーメントも増加する。したがって、搭乗者は、その距離及び重心モーメントの増加分だけ前側に寄ることができる。すなわち、搭乗者は、操作ハンドル3のハンドル部32と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部32を把持操作できる。なお、本実施形態2において、他の構成は上記実施形態1と略同一であることから、同一部分に同一符号を付して詳細な説明は省略する。
That is, the passenger can adjust the position of the axle so that the position of the center of gravity of the coaxial two-
本発明は上記実施の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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 同軸二輪車、2 車両本体、3 操作ハンドル、4 車輪、5 姿勢センサ、6 回転センサ、7 車輪駆動ユニット、8 制御装置、9 調整装置、21 ステップ部、31 支柱部、32 ハンドル部、33 スライド機構、71 モータ、72 駆動回路、73 減速ギア、90 調整装置、91 支柱移動機構、92 アクチュエータ、93 調整レバー、94 車軸移動機構、95 アクチュエータ、96 調整レバー
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、
前記車両本体に立設され前記搭乗者が把持して操作するハンドルと、
を備え、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する同軸二輪車であって、
前記一対の車輪の車軸と、前記ハンドルと、の相対距離を前後方向に調整する調整手段を備える、
ことを特徴とする同軸二輪車。 A vehicle body on which the passenger is boarded;
A pair of wheels rotatably provided on the vehicle body;
A handle that is erected on the vehicle body and is gripped and operated by the occupant;
A coaxial two-wheeled vehicle that travels while maintaining an inverted state according to the movement of the center of gravity of the passenger,
Adjusting means for adjusting the relative distance between the axle of the pair of wheels and the handle in the front-rear direction;
A coaxial two-wheeled vehicle characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2016237963A JP2018094929A (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Coaxial two-wheel vehicle |
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- 2016-12-07 JP JP2016237963A patent/JP2018094929A/en active Pending
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