JP2018177139A - 倒立振子型車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】前突時のアウタシェルの破損を軽減すること。
【解決手段】車体フレーム３０から前方に突出してアウタシェル１２の前部を貫通し、サドル１６の垂下部９２の裏面に当接する遊端を有する突起部１０２を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、倒立振子型車両に関し、更に詳細には、車体に搭乗者が着座するためのシートを備えた倒立振子型車両に関する。
従来、この種の倒立振子型車両として、倒立振子制御に基づき駆動される駆動輪（主輪）と、前記駆動輪を支持する車体フレームと、前記車体フレームを被覆するアウタシェルと、前記車体フレームに上下位置を変更可能に取り付けられ、搭乗者が着座するためのシートとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。
特開２０１４−２３４０３６号公報
上述の如き倒立振子型車両において、シートを、アウタシェルの前部に沿って垂下した垂下部を含む構造とし、垂下部の左右両側面が、乗降時に乗員の脚部のガイド面になったり、着座した乗員の左右の脚部によって挟まれたりすることにより、乗り易さや乗り心地を改善し、併せて意匠性の向上を図ることが考えられている。
しかし、シートの垂下部が設けられると、前突時の衝撃が垂下部を通じてアウタシェルに伝わり易くなり、アウタシェルが破損する虞が高くなる。
本発明が解決しようとする課題は、前突時のアウタシェルの破損を軽減することである。
本発明の一つの実施形態による倒立振子型車両は、倒立振子制御に基づき駆動される駆動輪（１４）と、前記駆動輪（１４）を支持する車体フレーム（３０）と、前記車体フレーム（３０）を被覆するアウタシェル（１２）と、前記車体フレーム（３０）に上下位置を変更可能に取り付けられ、搭乗者が着座するためのシート（１６）とを備えた倒立振子型車両において、前記シート（１６）は前記アウタシェル（１２）の前部に沿って垂下した垂下部（９２）を含み、更に、前記車体フレーム（３０）から前方に突出して前記アウタシェル（１２）の前部を貫通し、前記垂下部（９２）の裏面に当接する遊端を有する突起部（１０２）を備えている。
この構成によれば、前突時の衝撃は、垂下部（９２）から突起部（１０２）に作用し、車体フレーム（３０）に伝わる。これにより、前突時の衝撃がアウタシェル（１２）に作用することが回避され、アウタシェル（１２）の破損が軽減される。
上記倒立振子型車両において、好ましくは、前記突起部（１０２）は、金属パイプ製の本体（１０２Ａ）と、本体（１０２Ａ）の遊端に装着されたゴム製のプラグ（１０２Ｂ）とを含む。
この構成によれば、遊端をなす金属パイプの先端がプラグ（１０２Ｂ）によって保護されると共に、プラグ（１０２Ｂ）の弾性変形によって前突時の衝撃の吸収が行われる。
上記倒立振子型車両は、好ましくは、更に、前記アウタシェル（１２）の前部と前記垂下部（９２）とに設けられて左右方向の変位を規制して前記垂下部（９２）の上下方向の移動を案内する案内部（９８、１００）を備えている。
この構成によれば、垂下部（９２）が、左右方向に変位することが規制されると共に、アウタシェル（１２）に対するシート（１６）の上下移動のガイドとしても作用する。
上記倒立振子型車両において、好ましくは、前記案内部は、前記アウタシェル（１２）の前部に沿って上下方向に延在する第１の直線レール（９８）と、前記垂下部（９２）が前記第１の直線レール（９８）と前後に対向する部分を上下方向に延在して前記第１の直線レール（９８）とスライド可能に係合する第２の直線レール（１００）とを含む。
この構成によれば、アウタシェル（１２）に対する垂下部の案内が確実に行われると共に、第１の直線レール（９８）及び第２の直線レール（１００）がそれぞれアウタシェル（１２）及び垂下部（９２）の補強リブとして作用し、アウタシェル（１２）及び垂下部（９２）の剛性が向上する。
上記倒立振子型車両において、好ましくは、前記アウタシェル（１２）は前方に突出して上下方向に延在する中空の突出部（９６）を含み、前記第１の直線レール（９８）は前記突出部（９６）の前面に設けられており、前記突起部（１０２）は前記突出部（９６）の内部を通過して前記第１の直線レール（９８）を貫通している。
この構成によれば、突出部（９６）がアウタシェル（１２）を補強するリブとして作用するトトもに、突起部（１０２）が突出部（９６）の横揺れを抑制するように作用する。
上記倒立振子型車両は、好ましくは、更に、前記車体フレーム（３０）から左右の下方に各々突出したスタンド用の左右の脚部（２０）を備え、前記突起部（１０２）は前記車体フレーム（３０）の上部から前方に突出しており、前記シート（１６）が取り外された状態下で、前記突起部（１０２）と前記脚部（２０）とによって前記車体フレーム（３０）を前倒状態で床面上に載置可能である。
この構成によれば、突起部（１０２）と脚部とが、組立製造時やメンテナンス時に車体フレーム（３０）を前倒状態で床面上に載置する際に、その状態を安定して維持するスタンドとして有効に機能する。
本発明による倒立振子型車両によれば、前突時のアウタシェルの破損が軽減する。
本発明による倒立振子型車両の一つの実施形態の前側から見た斜視図（サドルが降下位置にある状態） 本実施形態による倒立振子型車両の前側から見た斜視図（サドルが上昇位置にある状態） 本実施形態による倒立振子型車両の後側から見た斜視図 本実施形態による倒立振子型車両のサドル取外状態の前側から見た斜視図 本実施形態による倒立振子型車両のアウタシェルの要部の拡大斜視図 本実施形態による倒立振子型車両のサドルの要部の拡大斜視図 本実施形態による倒立振子型車両のサドル及びアウタシェル取外状態の側面図 本実施形態による倒立振子型車両の走行部の正面図 本実施形態による倒立振子型車両のサドル昇降作業時の状態を斜視図 本実施形態による倒立振子型車両の前倒作業時の状態を側面図
以下に、本発明による倒立振子型車両の一つの実施形態を、図１〜図１０を参照して説明する。
倒立振子型車両１０は、図１〜図３に示されているように、アウタシェル１２と、一部がアウタシェル１２の底部開口から外部に露呈して接地する主輪（駆動輪）１４と、アウタシェル１２の外部にあって乗員が着座するシートをなすサドル１６と、アウタシェル１２の下部の左右両側にあって乗員の足載せをなす左右のステップ１８と、アウタシェル１２の下部から前側に突出した左右一対のスタンド用脚部２０とを備えている。
アウタシェル１２は、薄肉構造の樹脂成形品であり、図１〜図４に示されているように、概ね、上部壁２２Ａ及び前部壁２２Ｂをなすメインメンバ２２と、各々左右の側部壁２４Ａをなす左右のサイドメンバ２４との組立体により構成され、後述する車体フレーム３０及び車体フレーム３０に取り付けられた主輪１４の駆動機構を被覆する。
車体フレーム３０は、全体が金属製で、図７に示されているように、プレス成形品による左右一対のロアサイドメンバ３２と、各々上下方向に延在して下端を対応する側のロアサイドメンバ３２に接合されたパイプ製の左右一対のメインポスト３４と、左右のメインポスト３４の上部を互いに連結するアッパプレート３６と、アッパプレート３６に接合された後端を有してアッパプレート３６から前方に延出した平面視で略Ｕ字形状のアッパパイプ３８と、各メインポスト３４の中間部を互いに連結するミドルクロスパイプ（不図示）に接合された後端を有してメインポスト３４から前方に延出し且つ前部において下方に向けて折曲した左右一対のサイドパイプ４０とを含む。車体フレーム３０は、更に、左右のサイドパイプ４０の前部を互いに連結するフロントクロスパイプ４２と、車幅方向（左右方向）の中央部にあってアッパパイプ３８の前部に接合された上端及びフロントクロスパイプ４２に接合された下端を有する側面視で略鉤形状したフロントセンタパイプ４４と、各ロアサイドメンバ３２に接合された後端及び対応する側のサイドパイプ４０の下端近傍に接合された左右一対のフロントサイドパイプ４６と、各サイドパイプ４０に接合された左右の前端を有して主輪１４の後方を迂回して延在する平面視で略ステープル形状の第１リアクロスパイプ４８と、各メインポスト３４の中間部に接合された左右の前端を有して主輪１４の後方を迂回して延在する平面視で略ステープル形状の第２リアクロスパイプ５０とを含む。
左右一対のロアサイドメンバ３２は、図７及び図８に示されているように、車幅方向（左右方向）に水平に延在するディスク支持軸６０の両端を支持している。ディスク支持軸６０は各ロアサイドメンバ３２の内方に左右一対のドライブディスク６２を個別に回転可能に支持している。
各ドライブディスク６２は周方向に等間隔をおいて金属製の複数のドライブローラ６４を回転可能に支持している。左右のドライブローラ６４は、同一個数で各々、回転中心がドライブディスク６２の回転中心（中心軸線）に対してねじれの関係となるように、左右対称に各ドライブディスク６２に配置されている。
各ドライブディスク６２には大径のドリブンプーリ６６が取り付けられている。アッパパイプ３８にはモータマウント板５２によって電動モータ及び減速装置を含む左右の電動駆動装置６８が取り付けられている。各電動駆動装置６８の出力軸にはドライブプーリ（不図示）が取り付けられている。左右のドリブンプーリ６６及びドライブプーリ（不図示）には左右対応するもの同士を駆動連結するコグベルト６９が掛け渡されている。左右の電動駆動装置６８はこの伝動機構によって左右のドライブディスク６２を個別に回転駆動する。
前述の主輪１４は左右のドライブディスク６２間に無軸状態で配置されている。主輪１４は、金属製の円環部材７０と、円環部材７０の外周に取り付けられたゴム製の複数のドリブンローラ７２とを含む。各ドリブンローラ７２は、円環部材７０の環方向（円周方向）に配列され、自身の配置位置における円環部材７０の接線方向に延在する軸線周り（円環部材７０の断面中心周り）に個別に転動（自転）可能である。
左右のドライブローラ６４は、ドリブンローラ７２を左右両側から挟むようにして各外周面をドリブンローラ７２の外周面に押し付けられ、主輪１４を回転可能に支持している。
左右のロアサイドメンバ３２には、図７に示されているように、平面視で略ステープル形状をした尾輪アーム７４の左右の前端が支持軸７６によって回動可能に取り付けられている。尾輪アーム７４は主輪１４の後方を迂回するように設けられており、主輪１４の後方に位置する尾輪（副輪）７８を回転可能に支持している。
アッパパイプ３８の上部には電気ボックス８０が取り付けられている。電気ボックス８０には、倒立振子制御を行うためのジャイロセンサやコンピュータ及び倒立振子制御のもとに左右の電動駆動装置６８に対する電力供給を制御する主輪ＰＤＵ（パワードライブユニ）等の電子機器（不図示）が収納されている。車体フレーム３０の後部にはバッテリパック８２が着脱可能に取り付けられている。バッテリパック８２は電気ボックス８０の電子機器及び左右の電動駆動装置６８の電源である。
倒立振子型車両１０は、倒立振子制御則に従った制御処理に基づいて左右の電動駆動装置６８が駆動されることにより、主輪１４が駆動され、車体フレーム３０が略直立姿勢に維持する状態で、前後左右に走行する。
前述の左右のステップ１８は各々ステップマウント部材８４によって左右のロアサイドメンバ３２に取り付けられている。
左右のサイドパイプ４０の下端にはマウント板８６によって車幅方向に略水平に延在するマウントパイプ８８が取り付けられている。前述の左右のスタンド用脚部２０は各々マウントパイプ８８の左右の各端部から下向きに外方に傾斜して延出している。左右のスタンド用脚部２０は、左右対称の配置であり、先端にゴムキャップ２１を取り付けられている。
サドル１６は、樹脂成形品であり、図１及び図２に示されているように、アウタシェル１２の上部壁２２Ａの上方を上部壁２２Ａに沿って略水平に延在して乗員の臀部を載せられる先細形状のサドル主部９０と、サドル主部９０の前部からアウタシェル１２の前部壁２２Ｂの前方を前部壁２２Ｂに沿って垂下した垂下部９２とを一体に有する。
サドル主部９０の下底部には左右一対のサドル支柱９４の上端が接合されている。各サドル支柱９４は、サドル主部９０の下底部から垂下し、メインポスト３４に摺動可能に挿入され、任意の挿入位置でサドル主部９０に解放可能に固定される。これにより、サドル１６全体が、図１に示されている降下位置と図２に示されている上昇位置との間にて上下位置を変更可能に車体フレーム３０に取り付けられる。
サドル１６の上下位置の変更は、図９に示されているように、バッテリパック８２（図３参照）を車体フレーム３０の後部に設けられたバッテリ装着部８３から取り外し、サドル支柱９４をメインポスト３４に固定する締結ボルト８５をバッテリ装着部８３の前部に形成された左右のボルト通し孔８３Ａから取り外すことによりに行われる。
垂下部９２は、図１及び図２に示されているように、サドル１６の上述の上下位置の変更に応じてアウタシェル１２の前部壁２２Ｂに対して上下方向に変位する。垂下部９２は、下側に向かうほど左右幅及び前方への突出量が低減する略アーチ形状をした横断面形状を有し、サドル主部９０の前部の左右の側面９０Ａに各々滑らかに連続する左右の側面９２Ａを有している。
垂下部９２の左右の側面９２Ａは、サドル主部９０の前側の左右の側面９０Ａと共に、乗降時の乗員の脚部のガイド面になったり、着座した乗員の左右の脚部によって挟まれたりすることにより、乗り易さや乗り心地の改善に寄与する。
アウタシェル１２のメインメンバ２２は、図４及び図５に示されているように、一体成形によって前部壁２２Ｂから前方に突出して上下方向に延在する中空の突出部９６を含む。突出部９６の前面には凹溝による第１の直線レール９８が一体成形されている。第１の直線レール９８はアウタシェル１２の前部に沿って略垂直に延在している。サドル１６の垂下部９２が第１の直線レール９８と前後に対向する裏面には、図６に示されているように、第１の直線レール９８の左右両側の溝外側面９８Ａにスライド可能に摺接する左右の内側面１００Ａを有して上下方向に延在する左右２個の突条による第２の直線レール１００が一体成形されている。
第１の直線レール９８と第２の直線レール１００との係合によって垂下部９２の上下移動の案内が確実に行われると共に垂下部９２がアウタシェル１２に対して左右方向に変位するが規制される。これにより、左右一対のサドル支柱９４とメインポスト３４との嵌合に加えてこれより前方の第１の直線レール９８と第２の直線レール１００との係合部もサドル１６の昇降ガイドになり、サドル１６の昇降（上下移動）が拗れを生じることなく円滑に行われるようになる。突出部９６及び第１の直線レール９８はアウタシェル１２及び垂下部９２の補強リブとして作用し、アウタシェル１２の剛性が向上する。第２の直線レール１００は垂下部９２の補強リブとして作用し、垂下部９２の剛性が向上する。
車体フレーム３０は、図５及び図７に示されているように、フロントセンタパイプ４４から前方に突出した突起部１０２を有する。突起部１０２は基端をフロントセンタパイプ４４に溶接された金属パイプ製の本体１０２Ａと本体１０２Ａの遊端（前端）に装着されたゴム製のプラグ１０２Ｂとを含む。本体１０２Ａはアウタシェル１２の前部、より詳細には突出部９６の内部を通過して第１の直線レール９８の凹溝底部９８Ｂに形成された貫通孔９９を貫通している。プラグ１０２Ｂは第１の直線レール９８から前方に突出した位置にあって垂下部９２の裏面に対して当接している。
この構成により、前突時の衝撃は、垂下部９２から突起部１０２に作用し、車体フレーム３０に伝わる。これにより、前突時の衝撃がアウタシェル１２に作用することが回避され、薄肉構造のアウタシェル１２の破損が軽減される。突起部１０２の遊端はゴム製のプラグ１０２Ｂによって構成されているので、本体１０２Ａの先端がプラグ１０２Ｂによって保護されると共に、前突時の衝撃がプラグ１０２Ｂの弾性変形によって吸収される。突起部１０２は、突出部９６の内部を通過していることにより、突出部９６が横揺れすることを抑制する作用もする。
サドル１６が取り外された状態下では、図１０に示されているように、前倒状態の車体フレーム３０を、突起部１０２と左右のスタンド用脚部２０とによる３点支持によって安定して床面上に載置することができる。
これにより、車体フレーム３０の下部に取り付けられるアンダカバー１０４等の取付作業や各種のメンテナンス作業が容易に行われ得るようになる。
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
１０ ：倒立振子型車両
１２ ：アウタシェル
１４ ：主輪（駆動輪）
１６ ：サドル（シート）
１８ ：ステップ
２０ ：スタンド用脚部
２１ ：ゴムキャップ
２２ ：メインメンバ
２２Ａ ：上部壁
２２Ｂ ：前部壁
２４ ：サイドメンバ
２４Ａ ：側部壁
３０ ：車体フレーム
３２ ：ロアサイドメンバ
３４ ：メインポスト
３６ ：アッパプレート
３８ ：アッパパイプ
４０ ：サイドパイプ
４２ ：フロントクロスパイプ
４４ ：フロントセンタパイプ
４６ ：フロントサイドパイプ
４８ ：第１リアクロスパイプ
５０ ：第２リアクロスパイプ
５２ ：モータマウント板
６０ ：ディスク支持軸
６２ ：ドライブディスク
６４ ：ドライブローラ
６６ ：ドリブンプーリ
６８ ：電動駆動装置
６９ ：コグベルト
７０ ：円環部材
７２ ：ドリブンローラ
７４ ：尾輪アーム
７６ ：支持軸
７８ ：尾輪
８０ ：電気ボックス
８２ ：バッテリパック
８３ ：バッテリ装着部
８３Ａ ：ボルト通し孔
８４ ：ステップマウント部材
８５ ：締結ボルト
８６ ：マウント板
８８ ：マウントパイプ
９０ ：サドル主部
９０Ａ ：側面
９２ ：垂下部
９２Ａ ：側面
９４ ：サドル支柱
９６ ：突出部
９８ ：第１の直線レール
９８Ａ ：溝外側面
９８Ｂ ：凹溝底部
９９ ：貫通孔
１００ ：第２の直線レール
１００Ａ ：内側面
１０２ ：突起部
１０２Ａ ：本体
１０２Ｂ ：プラグ
１０４ ：アンダカバー
この構成によれば、突出部（９６）がアウタシェル（１２）を補強するリブとして作用すると共に、突起部（１０２）が突出部（９６）の横揺れを抑制するように作用する。
アッパパイプ３８の上部には電気ボックス８０が取り付けられている。電気ボックス８０には、倒立振子制御を行うためのジャイロセンサやコンピュータ及び倒立振子制御のもとに左右の電動駆動装置６８に対する電力供給を制御する主輪ＰＤＵ（パワードライブユニット）等の電子機器（不図示）が収納されている。車体フレーム３０の後部にはバッテリパック８２が着脱可能に取り付けられている。バッテリパック８２は電気ボックス８０の電子機器及び左右の電動駆動装置６８の電源である。
アウタシェル１２のメインメンバ２２は、図４及び図５に示されているように、一体成形によって前部壁２２Ｂから前方に突出して上下方向に延在する中空の突出部９６を含む。突出部９６の前面には凹溝による第１の直線レール９８が一体成形されている。第１の直線レール９８はアウタシェル１２の前部に沿って略垂直に延在している。サドル１６の垂下部９２が第１の直線レール９８と前後に対向する裏面には、図６に示されているように、第１の直線レール９８の左右両側の溝内側面９８Ａにスライド可能に摺接する左右の外側面１００Ａを有して上下方向に延在する左右２個の突条による第２の直線レール１００が一体成形されている。
１０ ：倒立振子型車両
１２ ：アウタシェル
１４ ：主輪（駆動輪）
１６ ：サドル（シート）
１８ ：ステップ
２０ ：スタンド用脚部
２１ ：ゴムキャップ
２２ ：メインメンバ
２２Ａ ：上部壁
２２Ｂ ：前部壁
２４ ：サイドメンバ
２４Ａ ：側部壁
３０ ：車体フレーム
３２ ：ロアサイドメンバ
３４ ：メインポスト
３６ ：アッパプレート
３８ ：アッパパイプ
４０ ：サイドパイプ
４２ ：フロントクロスパイプ
４４ ：フロントセンタパイプ
４６ ：フロントサイドパイプ
４８ ：第１リアクロスパイプ
５０ ：第２リアクロスパイプ
５２ ：モータマウント板
６０ ：ディスク支持軸
６２ ：ドライブディスク
６４ ：ドライブローラ
６６ ：ドリブンプーリ
６８ ：電動駆動装置
６９ ：コグベルト
７０ ：円環部材
７２ ：ドリブンローラ
７４ ：尾輪アーム
７６ ：支持軸
７８ ：尾輪
８０ ：電気ボックス
８２ ：バッテリパック
８３ ：バッテリ装着部
８３Ａ ：ボルト通し孔
８４ ：ステップマウント部材
８５ ：締結ボルト
８６ ：マウント板
８８ ：マウントパイプ
９０ ：サドル主部
９０Ａ ：側面
９２ ：垂下部
９２Ａ ：側面
９４ ：サドル支柱
９６ ：突出部
９８ ：第１の直線レール
９８Ａ ：溝内側面
９８Ｂ ：凹溝底部
９９ ：貫通孔
１００ ：第２の直線レール
１００Ａ ：外側面
１０２ ：突起部
１０２Ａ ：本体
１０２Ｂ ：プラグ
１０４ ：アンダカバー

Claims (6)

  1. 倒立振子制御に基づき駆動される駆動輪と、
    前記駆動輪を支持する車体フレームと、
    前記車体フレームを被覆するアウタシェルと、
    前記車体フレームに上下位置を変更可能に取り付けられ、搭乗者が着座するためのシートとを備えた倒立振子型車両において、
    前記シートは前記アウタシェルの前部に沿って垂下した垂下部を含み、
    更に、
    前記車体フレームから前方に突出して前記アウタシェルの前部を貫通し、前記垂下部の裏面に当接する遊端を有する突起部を備えた倒立振子型車両。
  2. 前記突起部は、金属パイプ製の本体と、本体の遊端に装着されたゴム製のプラグとを含む請求項１に記載の倒立振子型車両。
  3. 前記アウタシェルの前部と前記垂下部とに設けられて左右方向の変位を規制して前記垂下部の上下方向の移動を案内する案内部を備えた請求項１又は２に記載の倒立振子型車両。
  4. 前記案内部は、前記アウタシェルの前部に沿って上下方向に延在する第１の直線レールと、前記垂下部が前記第１の直線レールと前後に対向する部分を上下方向に延在して前記第１の直線レールとスライド可能に係合する第２の直線レールとを含む請求項３に記載の倒立振子型車両。
  5. 前記アウタシェルは前方に突出して上下方向に延在する中空の突出部を含み、
    前記第１の直線レールは前記突出部の前面に設けられており、前記突起部は前記突出部の内部を通過して前記第１の直線レールを貫通している請求項４に記載の倒立振子型車両。
  6. 前記車体フレームから左右の下方に各々突出したスタンド用の左右の脚部を備え、
    前記突起部は前記車体フレームの上部から前方に突出しており、
    前記シートが取り外された状態下で、前記突起部と前記脚部とによって前記車体フレームを前倒状態で床面上に載置可能な請求項１〜５の何れか一項に記載の倒立振子型車両。
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