JP4359594B2

JP4359594B2 - 車両

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Publication number: JP4359594B2
Application number: JP2005512953A
Authority: JP
Inventors: 延男原
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: TWI328464B; CN100389844C; CN1747768A; WO2005014128A1; TW200510036A; US7198280B2; JPWO2005014128A1; US20060213711A1

Description

この発明は車両に関し、より特定的には、搭乗者から加えられる荷重を検出する電動スケートボード等の車両に関する。

従来、モータを動力とする小型電動車両として、電動スケートボード、電動車椅子、電動台車等が知られている。これらの電動車両においては、車両に加わる荷重を検出し、この荷重に基づく推進力を発生させ、スロットルやジョイスティック等の器具を手で操作することによって、スピードや加速のコントロール、前後進、方向指示や変更等の操縦が行われていた（たとえば、特許文献１参照）。

また、ボードに圧力センサや歪みセンサを設けて走行方向およびスピードを制御することも提案されている（たとえば、特許文献２，３参照）。
特開２０００−１４０１９０号公報特開２００３−２３７６７０号公報特開平１０−２３６１３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、搭乗者の乗車位置が制約される上、操作が複雑なため、搭乗者にとっては走行時に操作に気をとられがちであった。
また、特許文献２，３のようにセンサをボードに設けると、搭乗者から加えられる荷重がセンサで検知できない箇所にも加わってしまい、荷重を的確に検出して車両を制御することが難しかった。このような場合に荷重を正確に検出しようとすると、その分多くのセンサを設ける必要があり、コストが高くなってしまう。
それゆえにこの発明の主たる目的は、搭乗者から加えられる荷重を搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに精度よく検出できかつ操作性も良好な、車両を提供することである。

この発明のある見地によれば、搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、荷重受け部の他方主面側に設けられかつ荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、荷重受け部と車輪との間に設けられかつ車輪を回転自在に支持する車輪支持部、車輪支持部と荷重受け部との間に設けられかつ車輪支持部に接続される第１フレーム、第１フレームと荷重受け部との間に設けられかつ荷重受け部に固定される第２フレーム、ならびに第１フレームに対して第２フレームが荷重受け部の一方主面と直交する方向に揺動できるように第１フレームにおける一端部近傍と第２フレームにおける一端部近傍とを連結する連結部材を備え、第１フレームおよび第２フレームによって挟持される位置に荷重検出部が設けられる、車両が提供される。

この発明では、車輪支持部に接続される第１フレームと荷重受け部に固定される第２フレームとは連結部材を介して連結されており、第２フレームが第１フレームに対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出部は第１フレームおよび第２フレーム間で挟持される位置に設けられる。したがって、荷重受け部への搭乗や搭乗者の体重移動によって荷重受け部から車輪に荷重が加わると、第２フレームが連結部材を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出部に加わる。その結果、搭乗者からの荷重を、搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに的確に検出することができる。これにより、搭乗者は荷重受け部上で足を乗せる位置を気にすることなく車両を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく車両を容易に駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことができる。また、多くの荷重検出部を要せずコストを抑えることもできる。

好ましくは、連結部材が前記車輪より荷重受け部の長手方向の外端部側に配置される。この場合、荷重受け部の下面中央部にスペースを設けることができるので、たとえば、車輪を制御するための駆動制御部を用いる場合には、駆動制御部を荷重受け部の下面中央部に高い自由度をもって配置できる。また、駆動制御部等によって連結部材ひいては荷重検出部の配置箇所が制限されないので、荷重検出部を所望の位置に設けることができる。

また、好ましくは、荷重受け部の第１主面と直交しかつ荷重受け部の長手方向を含む平面内に、第１フレームに対する第２フレームの揺動方向が含まれる。この場合、第２フレームは荷重受け部の短手方向には揺動せず当該短手方向の荷重は検出しない一方、荷重受け部から車輪に加えられる鉛直方向の荷重はすべて荷重検出部を介して伝達されるため、この方向の荷重を的確に検出することができる。

さらに、好ましくは、第１フレームを荷重受け部の方向に付勢する付勢部材をさらに含む。この場合、第１フレームが第２フレームから開きすぎるのを防止できる。

好ましくは、荷重検出部は、歪みゲージ式ロードセルまたは静電容量型センサである。この場合、コストを抑えることができる。

また、好ましくは、荷重検出部は、弾性部材と、荷重に基づく弾性部材の変位を検知する位置センサとを用いて構成される。この場合にもコストを削減できる。

この発明の他の見地によれば、搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、荷重受け部の他方主面側に設けられかつ荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、荷重受け部と車輪との間に設けられかつ車輪を回転自在に支持する車輪支持部、車輪支持部と荷重受け部との間に設けられかつ車輪支持部に接続される第１フレーム、第１フレームと荷重受け部との間に設けられかつ荷重受け部に固定される第２フレーム、ならびに第１フレームに対して第２フレームが荷重を検出する方向に移動可能なように第１フレームに対して第２フレームを位置規制するために第１フレームに設けられる規制部材を備え、第１フレームおよび第２フレームによって挟持される位置に荷重検出部が設けられる、車両が提供される。

この発明では、第２フレームは荷重を検出する方向に移動可能に位置規制され、荷重検出部は第１フレームおよび第２フレーム間で挟持される位置に設けられる。したがって、荷重受け部への搭乗や搭乗者の体重移動によって荷重受け部から車輪に荷重が加わると、第２フレームが移動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出部に加わる。その結果、搭乗者からの荷重を、搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに的確に検出することができる。これにより、搭乗者は荷重受け部上で足を乗せる位置を気にすることなく車両を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく車両を容易に駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことができる。また、多くの荷重検出部を要せずコストを抑えることもできる。

この発明は電動スケートボードに好適に用いられる。

［図１］この発明の一実施形態に係る車両としての電動スケートボードの全体構成を示す斜視図である。
［図２］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの車輪の取り付け構造の概略を示す側面図である。
［図３］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す部分断面図である。
［図４］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す分解斜視図である。
［図５］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの駆動輪内部の構造を示す部分断面図である。
［図６］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの制御ブロック図である。
［図７］図１に示す実施形態に係る電動スケートボードの（Ａ）直進時、（Ｂ）左旋回時、（Ｃ）右旋回時の挙動を模式的に示す説明図である。
［図８］この発明の他の実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す部分断面図である。
［図９］図８に示す実施形態に係る電動スケートボードの要部を示し、（Ａ）は側面図解図、（Ｂ）は正面図解図である。
［図１０］この発明のその他の実施形態に係る電動スケートボードの要部を示し、（Ａ）は側面図解図、（Ｂ）は正面図解図である。
［図１１］この発明の他の実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取付構造の詳細を示す分解斜視図である。

符号の説明

１電動スケートボード
３ボード
５前輪
７後輪
９駆動制御部
１５，１７アーム
２５，２５ａ，２５ｂ，２７，３５，３５ａ，３５ｂ，３７フレーム
３６，６５３ばね
４５，４７シャフト
５５，５７荷重検出センサ
７１駆動モータ
９１コントローラ
９３バッテリ
２５５，３５１シャフト軸通孔
３６１位置センサ
３８１ポテンショメータ

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図１に、この発明の一実施形態に係る車両としての電動スケートボード１を示す。
以後の説明では、電動スケートボード１において前輪５側を前方として前後左右を定義する。したがって、図１に示す矢印Ａ方向が前進方向となる。また、上下については、電動スケートボード１走行時の状態を基準として上下を定義する。すなわち、前輪５および後輪７がボード３の下方に位置する状態を基準として上下を定義する。

図１を参照して、電動スケートボード１は、搭乗者から加えられる荷重を受ける荷重受け部である板状のボード３を含む。ボード３の長手方向両側の下面には、前輪５および後輪７がそれぞれアーム１５および１７等を介して連結されている。アーム１５および１７は、それぞれ前輪５および後輪７を回転自在に支持する車輪支持部であり、鉛直下向きの略Ｕ字状に形成される。ボード３の略中央下面には、前輪５および後輪７の駆動制御を行う駆動制御部９が取り付けられている。この実施形態では、前輪５を自由輪、後輪７を駆動輪として説明するが、前輪５を駆動輪とすることもできる。

ボード３は、たとえば木材等から構成される。搭乗者が電動スケートボード１に搭乗したときのボード３のしなりによって駆動制御部９に不要な荷重が加わることのないように、駆動制御部９はその略中央部でボード３の長手方向とは直交する短手方向（図１のＸ軸方向）に沿ってねじ等を用いて固定されている。なお、駆動制御部９のボード３への取り付け態様はこれに限定されない。たとえば、ボード３が強固なＦＲＰ（ＦｉｂｅｒｇｌａｓｓＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）から構成される場合には、ボード３自体のしなりを考慮する必要性が少ないので、駆動制御部９をボード３に対して堅固に取り付けてもよい。

図２は、前輪５および後輪７の取り付け構造を示す側面図であり、電動スケートボード１の端部および中間部が省略されている。

図２に示すように、前輪５と後輪７とは、ボード３の上面を水平方向に配置したとき、鉛直方向を指向するいずれかの平面に対して対称に取り付けられる。この実施形態では、当該平面は、図１に示すＸ軸を通過する鉛直平面となるが、これに限定されるものではない。

アーム１５および１７は、第１フレームであるフレーム２５および２７にそれぞれ連結されている。
アーム１５には、電動スケートボード１の進行方向を長径方向とする略楕円型の長溝１０５が設けられており、長溝１０５に対する前輪５の取り付け位置を変更することによって電動スケートボード１の旋回性を調整することができる。

フレーム２５および２７は、ボード３に固設されている第２フレームであるフレーム３５および３７に、棒状部材であるシャフト４５および４７をそれぞれ介して連結されている。このように前輪５および後輪７はそれぞれアーム１５および１７等を介してボード３に取り付けられている。前輪５および／または後輪７は、旋回性を確保するため外表面中央部分が凸状となっている。

なお、アーム１５，１７およびフレーム２５，２７，３５および３７は、鉄、アルミあるいはその他の材質を用いて形成できる。

ついで、図３および図４を参照して、ボード３への前輪５の取り付け構造について説明する。なお、後輪７のボード３への取り付け構造は前輪５の場合と同様であるので、その重複する説明は省略する。図４は、電動スケートボード１を図１の状態から上下反転させて前輪５の斜め下側から見たときの斜視図である。

アーム１５は、前輪５を電動スケートボード１の進行方向に対して回転自在に支持する。アーム１５は、その上部（「Ｕ」字の最下部に相当）付近に突出する円柱状の連結部１５１、およびは連結部１５１の側面に形成された突起部１５３を有する。連結部１５１の軸方向中央部にはアーム軸１１５を軸通可能な中空部１５５が形成されている。

フレーム２５は、アーム１５の連結部１５１を遊嵌するための遊嵌凹部２５１、遊嵌凹部２５１の底面中心部に貫通形成されアーム軸１１５が軸通するアーム連結孔２５３、シャフト４５が軸通するシャフト軸通孔２５５、および遊嵌凹部２５１の一部に設けられた切り欠き２５７を含む。

組み立て時には突起部１５３が切り欠き２５７に位置するように連結部１５１が遊嵌凹部２５１に遊嵌された状態で、アーム軸１１５がアーム連結孔２５３および中空部１５５、さらにプレート８５の孔８５１に軸通され、アーム軸１１５の先端部にボルト１５７を螺合することによって、フレーム２５とアーム１５とが連結される。なお、プレート８５および連結部１５１のそれぞれの別の孔にボルト８５２を螺入し、ボルト８５２にナット８５３を螺合することによって、連結部１５１にプレート８５が固定される。

このように組み立てることにより、アーム１５とアーム軸１１５とが一体となってアーム軸１１５を中心として回動し、それに伴ってアーム１５に連結された前輪５も回動して電動スケートボード１を旋回できる。なお、アーム１５がフレーム２５に連結されたとき、連結部１５１に形成される突起部１５３は、アーム軸１１５を軸とするアーム１５の回動可能な範囲を定めるストッパとして機能する。したがって、突起部１５３が切り欠き２５７内を回動する範囲内で、アーム１５ひいては前輪５がアーム軸１１５を軸として回動できる。

図３に示すように、遊嵌凹部２５１の底面部とアーム１５の連結部１５１との間に生じる隙間にはベアリングＢ１が介挿されている。また、アーム軸１１５をアーム連結孔２５３に挿通したときに両者間に生じる隙間にはベアリングＢ３が介挿されている。ベアリングＢ１，Ｂ３によってアーム軸１１５が円滑に回動可能となる。

ついで、フレーム２５のうち遊嵌凹部２５１側主面とは反対側の主面について説明する。
この主面において略中央部からシャフト軸通孔２５５側端部にかけて凹部２５９が形成されている。凹部２５９には、アーム軸１１５の基部に連結されるステアリング用部材（後述）を収納できる。また、同主面において、凹部２５９とは反対側の端部付近には円筒状の溝部２６１（図３参照）が形成されており、溝部２６１には凹型形状のホルダ１２５が嵌合されている。

フレーム２５にシャフト４５を介して連結されるフレーム３５は、その内部にフレーム２５を収納可能な形状に成形されており、横断面は、ボード３の長手方向に沿った部分を長辺とする略長方形をなしている。そして、少なくともフレーム３５の長手方向の内側面が、フレーム２５の長手方向の外側面と略同形に成形されている。したがって、フレーム３５の移動方向が位置決めされる。フレーム３５をボード３に取り付けたときの左右の側面（外側面）の一端部付近には、シャフト４５が軸通するシャフト軸通孔３５１がそれぞれ設けられている。

また、フレーム３５において、フレーム２５と３５とを組み立てたときに溝部２６１に対応する位置（シャフト軸通孔３５１側端部とは反対側端部付近）には、溝部２６１と同径の円筒型の溝部３５２が形成されており、溝部３５２には凹型形状のホルダ１３５が嵌合されている。

フレーム３５の波型形状をなす端縁には取付孔３５３が設けられている。取付孔３５３は、フレーム３５をボード３へ取り付ける際にボルトやピンを挿通できるように上下方向に延びて貫通形成されている。この実施形態では、図１および図４に示すように６つの取付孔３５３が設けられているが、その数はこれに限定されず、フレーム３５の形状や大きさに応じて適宜変更できる。

このようなフレーム３５内にフレーム２５を嵌合し、シャフト４５をそれぞれのシャフト軸通孔２５５および３５１に軸通し、留めねじ４５１をシャフト軸通孔２５５側面から螺入してシャフト４５を固定することによって、フレーム２５と３５とは連結される。シャフト４５はボード３の長手方向と直交する方向に配置される。したがって、フレーム２５に対するフレーム３５の揺動方向は、ボード３の搭乗面と直交しかつボード３の長手方向を含む平面内に含まれる。

図３を参照して、フレーム２５の溝部２６１に嵌合されるホルダ１２５には皿ばね２２５が装着され、サスペンション効果を生じる。さらに、皿ばね２２５の上部にゴムブッシュ等の緩衝部材３２５を配置し、ボード３に加わる荷重を検出する荷重検出センサ（荷重検出部）５５に適切な荷重が加わるよう調整しておく。

他方、フレーム３５の溝部３５２に嵌合されるホルダ１３５には、荷重検出センサ５５が装着され、溝部３５２近傍には、荷重検出センサ５５からの信号を駆動制御部９に送信する導線１００を挿通するための孔３５７が設けられている。

したがって、フレーム２５と３５とを連結して組み立てた状態において、荷重検出センサ５５は両フレーム２５，３５間で挟持されることになり、荷重検出センサ５５の底面が緩衝部材３２５の上面に接触するようになる。ホルダ１２５および１３５が、全体としてセンサ収容部に相当する。

なお、荷重検出センサは、車両の長手方向において、車輪支持部よりも車両中心側に、すなわち荷重受け部（ボード）と車輪との連結部分よりも車両中心側に配置される。
荷重検出センサ５５として、たとえば、外部からの荷重によって材料が押圧されて生じる歪みを電気信号に置換する歪みゲージ式ロードセル（たとえばＮＥＣ三栄株式会社製、品番９Ｅ０１−Ｌ４２）が用いられる。

さらに、フレーム２５の下部にホルダ６５が取り付けられる。ホルダ６５の両端部には上下方向にボルト６５１を挿通するための孔が形成されており、それらの孔を挿通するボルト６５１が、フレーム３５に設けられるねじ孔３５５に螺合される。この結果、ホルダ６５とフレーム３５との間にフレーム２５が介在する形となる。

また、フレーム２５およびホルダ６５の相互の対向面の略中央部には、それぞれ円筒形状の座グリが設けられている。これらの座グリに、フレーム２５をボード３方向に付勢するための付勢部材であるばね（緩衝部材）６５３の両端部を収納することによって、ばね６５３による弾性力を逃がさずにフレーム２５に直接加えることができる。

このように、ホルダ６５をフレーム２５に取り付け、両者間にフレーム２５を付勢するためのばね６５３を介在させることにより、フレーム２５とフレーム３５との間が開きすぎてしまうのを防止できる。
また、上述の機構によって、検知位置（足の位置）に対して実質的に１つのセンサで精度よく荷重を検出できる。

つぎに、前輪５を旋回させるステアリング用部材について説明する。
アーム軸１１５の基部には、旋回時のステアリング特性を決めるテンションスプリング８１が薄板状の連結部材８３を介して連結されている。このとき、アーム軸１１５の基部には連結部材８３が溶接等によって接合されている。

テンションスプリング８１の両端は貫通孔等に掛止可能な鉤型形状をしており、一端は連結部材８３に設けられる掛止孔に掛止され、他端は連結部材８７を貫通する掛止軸８９の掛止孔に掛止される。掛止軸８９は、一端に掛止孔を、他端にねじ山を有しており、掛止軸８９を連結部材８７に挿通し、掛止軸８９のねじ山に二重ナット９０を螺合することによって掛止軸８９が連結部材８７に締結される。二重ナット９０の締め具合に応じて、テンションスプリング８１の緊張度ひいてはステアリング特性を適宜変更することができる。なお、連結部材８７はねじ８７１によってフレーム２５に固着される。組み立て時には、このようなステアリング用部材は、フレーム２５の凹部２５９内に配置される。

なお、このようにテンションスプリング８１、連結部材８３，８７、掛止軸８９および二重ナット９０からなるステアリング用部材の構成は一例であり、この発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更を行うことができる。

次に、図５を参照して、駆動輪である後輪７について説明する。
後輪７は、両端部を鉛直方向に切り取った略楕円体形の表面をなし、ゴムまたは樹脂等からなる。後輪７の内部には固定スリーブ７２が設けられ、固定スリーブ７２内に駆動モータ７１が配設されている。固定スリーブ７２の両側にはベアリング７３が設けられ、ベアリング７３によって後輪７が回転自在となる。固定スリーブ７２は、走行輪取付軸７４を介してアーム１７に連結されている。走行輪取付軸７４には、走行時の軸変位に基づいて後輪７の回転数または回転角を検出するエンコーダ７９が付設されている。

アーム１７は、上述したアーム１５と同様に、その上部（「Ｕ」字の最下部に相当）から突出した連結部１７１を有する。連結部１７１には、アーム軸（図示せず）が軸通され、アーム１７はアーム軸を中心軸として回動可能となる。

駆動モータ７１は、駆動制御部９からの信号に基づいて駆動制御され、モータ軸７５には駆動ギヤ７６が外挿されている。駆動ギヤ７６は中間伝達ギヤ７７と噛合し、中間伝達ギヤ７７は後輪７の内側に設けられた内歯ギヤ７８と噛合することで、各ギヤのギヤ比に基づいた回転動力が後輪７に伝達され、電動スケートボード１が推進される。

この実施形態においては、前輪５を自由輪としているため、前輪５の内部に駆動モータおよび各種ギヤを具備させる必要はないが、前輪５を駆動輪とする場合には、以上説明した後輪７と同様の構成を前輪５が有することになる。

つづいて、電動スケートボード１の駆動制御について、図６の制御ブロック図を参照して説明する。
図６に示すように、駆動制御部９は、コントローラ９１および電源となるバッテリ９３を備えている。コントローラ９１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）９１１およびドライバ９１２から構成されている。ＣＰＵ９１１には、荷重検出センサ５５および後輪７に加わる荷重を検出する荷重検出センサ５７を直列接続した分圧回路の分圧点Ｐの電圧と、後輪７に付設されるエンコーダ７９からの後輪７の軸変位（速度）に応じた電圧と、フィードバック回路Ｆからの駆動モータ７１の駆動電流とが入力される。

荷重検出センサ５５および５７は、歪みゲージ式ロードセルの場合、内部に抵抗線を有しており、各荷重検出センサの抵抗線は同一抵抗特性を示す。なお、これらの抵抗値は常時何らかの手段によって監視されているものとする。

前輪５に加わる荷重を検出する荷重検出センサ５５は、搭乗者の前足（進行方向に対してボード３の前側に載った足）に荷重が加わったときに、荷重検出センサ５５内部の抵抗線に歪みが生じ、その荷重に反比例して抵抗が減少する。また、後輪７に加わる荷重を検出する荷重検出センサ５７は、搭乗者の後足（進行方向に対してボード３の後側に載った足）に荷重が加わったときに、その荷重に反比例して抵抗が減少する。したがって、分圧点Ｐの電圧は、両荷重検出センサ５５および５７に荷重が加わっていないか、または同一荷重が加わっている場合、分圧回路の電源電圧Ｖの半分、すなわち（１／２）Ｖとなる。

また、搭乗者の体重移動により、荷重検出センサ５５に加わる荷重が荷重検出センサ５７に加わる荷重よりも大きくなった場合には、両荷重検出センサで検知される荷重の差に比例した分だけ（１／２）Ｖよりも電圧が高くなる。これに対して、荷重検出センサ５５に加わる荷重が荷重検出センサ５７に加わる荷重よりも小さくなった場合には、両荷重検出センサで検知される荷重の差に比例した分だけ（１／２）Ｖよりも電圧が低くなる。
ＣＰＵ９１１からは分圧点Ｐの電圧に応じたパルス幅の駆動指令信号（パルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号）が発生され、後段のドライバ９１２に送られる。

ドライバ９１２は、ＣＰＵ９１１からの駆動指令信号（ＰＷＭ信号）に基づいて駆動モータ７１に駆動電流を出力する。これにより、駆動モータ７１が駆動されて後輪７を回転させる。

以下に述べるように、荷重検出センサ５５および５７の出力に基づいて、電動スケートボード１の走行方向および／または走行速度が決定される。
搭乗者がボード３上で前足側に体重移動すると、以上の説明に基づいて、前足側と後足側の荷重の差に応じたパルス幅の駆動指令信号がＣＰＵ９１１からドライバ９１２に送られ、そのパルス幅に応じた駆動電流が駆動モータ７１に流れ、前方への加速または後進時の減速を開始する。

他方、搭乗者がボード３上で後足側に体重移動すると、後足側と前足側の荷重の差に応じたパルス幅の駆動指令信号（前足側に体重移動したときとは逆向きの振幅を有する駆動指令信号）がＣＰＵ９１１からドライバ９１２に送られ、そのパルス幅に応じた駆動電流が駆動モータ７１に流れ、前進時の減速または後方への加速を開始する。

搭乗者が電動スケートボード１から降りると、荷重検出センサ５５および５７の抵抗値が最大となるので、これによりＣＰＵ９１１からドライバ９１２へ駆動制御信号が送られなくなり、駆動モータ７１は停止する。

なお、駆動輪である後輪７の回転速度はエンコーダ７９によって常時検出されるとともに、駆動モータ７１の駆動電流もフィードバック回路Ｆにより検出され、それらの検出値が常時ＣＰＵ９１１に入力されているので、検出値に応じた速度制御機構を適宜設けることによってスピードの出し過ぎや急加速を防止することもできる。

このような電動スケートボード１によれば、フレーム２５および３５はシャフト４５を介して連結されており、フレーム３５がフレーム２５に対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出センサ５５はフレーム２５および３５間で挟持される。したがって、ボード３への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード３から前輪５に荷重が加わると、フレーム３５がシャフト４５を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ５５に加わる。同様に、フレーム２７および３７はシャフト４７を介して連結されており、フレーム３７がフレーム２７に対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出センサ５７はフレーム２７および３７間で挟持される。このようにして、フレーム３７がフレーム２７に対して、荷重検出方向に移動可能なように構成されている。したがって、ボード３への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード３から後輪７に荷重が加わると、フレーム３７がシャフト４７を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ５７に加わる。その結果、搭乗者からの荷重および体重移動を、搭乗者の乗車位置や路面状態に拘わらず的確に検出することができる。

特に、電動スケートボード１では、ボード３の上面（搭乗面）と直交しかつボード３の長手方向を含む平面内に、フレーム２５に対するフレーム３５の揺動方向が含まれるように、ヒンジ構造が形成されている。同様に、ボード３の上面（搭乗面）と直交しかつボード３の長手方向を含む平面内に、フレーム２７に対するフレーム３７の揺動方向が含まれるように、ヒンジ構造が形成されている。すなわち、フレーム３５，３７はボード３の短手方向（車両の進行方向と直交する方向）には揺動しないように固定され、当該短手方向の荷重は検出しないように構成される一方、ボード３から前輪５，７に加えられる鉛直方向の荷重はそれぞれ荷重検出センサ５５，５７を介して伝達されるように構成されるため、この方向の荷重を的確に検出することができる。

これにより、搭乗者はボード３上で足を乗せる位置を気にすることなく電動スケートボード１を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく電動スケートボード１を容易かつ精度よく駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことができる。

また、シャフト４５が前輪５よりボード３の外端部側に位置するようにフレーム２５，３５が配置され、シャフト４７が後輪７よりボード３の外端部側に位置するようにフレーム２７，３７が配置されることによって、ボード３の下面中央部にスペースを設けることができるので、ボード３の下面中央部に駆動制御部９を高い自由度をもって配置できる。また、荷重検出センサ５５，５７を所望の位置に設けることができる。

また、この実施形態によれば、搭乗者の体重移動のみによってスピードのコントロールや前後進の切替を行うことができる上、搭乗者が足を乗せる位置について制約を設ける必要がないので、電動スケートボード１を手でバランスを取りながら旋回させ、走行させることができる。したがって、電動式ではない通常のスケートボードと同様の乗り心地に加え、モータ駆動力を用いることによって初めて得ることのできるスピード感や操作性を得ることができる。

さらに、上述の電動スケートボード１によれば、ボード３への車輪の取り付け構造自体が極めて単純で取り付けも容易であり、また、荷重検出センサの数は１車輪につき１つで足りるので、コストを抑えることができる。荷重検出センサ５５，５７として、歪みゲージ式ロードセルを用いることによってさらにコストを抑えることができる。

ついで、図７を参照して、電動スケートボード１走行時に旋回する場合について説明する。この場合、搭乗者は体をひねる等の行為を行うことによってボード３の短手方向（図１のＸ軸方向）に体重を移動してボード３を傾斜させ、その左右側面のうち傾斜させて路面に近づいた方の側面を内側（回転中心側）として電動スケートボード１を旋回させることができる。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、電動スケートボード１の旋回時の車輪の挙動を上面および後方から見た状態を模式的に示す図であり、（Ａ）直進時、（Ｂ）左旋回時、および（Ｃ）右旋回時の挙動をそれぞれ示している。これらの図に示すように、搭乗者が体重移動によってボード３を短手方向のいずれかに傾斜させると、その傾斜した側にステアリングが作用して前輪５および後輪７の回転軸が平行ではなくなり、傾斜した側で交わるように互いに近づき合う。その結果、電動スケートボード１は、両車輪の回転軸の交点を通り、なおかつ鉛直方向を指向する直線を回転軸として旋回する。旋回時の回転半径は、体重移動の度合いによって決まる。換言すれば、体重のかけ具合によって接地面Ｓの位置が異なり、旋回後の進行方向が変わる。

このように、電動スケートボード１の旋回時には、ボード３の短手方向に体重移動が行われるが、この実施形態では当該短手方向の荷重は検出しないので、旋回時に急激な加速または減速が行われるようなこともなく、走行時の安全性を一段と高めることができる。
他方、搭乗者にとっては違和感なく旋回できるとともに、自らの体重移動に起因する接地面Ｓの変化に伴うリアクション（反作用）を楽しむことができ、この変化に応じて姿勢を変化させてバラエティに富んだ走行を行ったり、高度なテクニックを発揮して走行を行ったりすることができる。

因みに、略楕円体形状をなす前後輪表面を、それぞれの曲率半径の中心が搭乗者の重心位置よりも高い位置となるような緩やかな曲面にすれば、電動スケートボード１の操作がより安定する。

なお、上述の実施形態において、荷重検出センサ５５，５７は歪みゲージ式ロードセルに限定されず、静電容量型センサや感圧抵抗体素子などの様々な種類の圧力センサを用いることができる。静電容量型センサとしては、たとえばニッタ株式会社製のＰｉｃｏＦｏｒｃｅ（品番ＰＤ３−３０）が用いられ、感圧抵抗体素子としては、たとえばインターリンク・エレクトロニクス社製の品番ＦＳＲが用いられる。

上述の実施形態において、荷重検出センサ５５の形態に応じてセンサ収容部の詳細な構成が変更されることはいうまでもないが、フレーム２５および３５の間にセンサ収容部を設けて荷重検出センサ５５をフレーム２５および３５間で挟持するという点は共通である。また、荷重検出センサ５５の配置箇所は、フレーム２５および３５によって挟持される位置であれば任意でよい。荷重検出センサ５７側についても同様である。

シャフト４５を含むヒンジ部分の構造は、ボード３と車輪とを結ぶライン上にシャフト４５が配置されない限りにおいて任意の位置に設けられてもよく、たとえばシャフト４５が車輪より内側に位置するように構成されてもよい。また、当該ヒンジ部分がボード３の上面側に位置するように構成されてもよい。シャフト４７側についても同様である。

また、図８および図９に示すように、弾性部材であるばね３６と、搭乗者からの荷重によるばね３６の変位を検知する位置センサ３６１とを用いて荷重を検出するようにしてもよい。

この場合、フレーム２５ａとボード３に取り付けられるフレーム３５ａとがシャフト４５によって連結され、両フレーム２５ａおよび３５ａ間の先端部にばね３６が介挿されている。位置センサ３６１は、シャフト３５ａの側面にボルト３６３によって取り付けられたセンサ支持部３６２によって支持されている。位置センサ３６１にはスリットが設けられ、当該スリット内を左右方向に移動可能に短冊状部材３６４が設けられている。位置センサ３６１は、スリット内における短冊状部材３６４のセンサ長手方向（矢印Ｃ方向）の変位を検出することによってボード３にかかる荷重を検出する。また、フレーム３５ａの側面から突出しているシャフト４５の端部にはコンロッド状の連結部材３６５の一端部が嵌合され、ねじ３６６によって連結部材３６５はシャフト４５ひいてはフレーム２５ａに一体化されている。なお、連結部材３６５はフレーム３５ａには固定されていない。連結部材３６５の他端部には保持部材３６７が金具３６８によって固定され、保持部材３６７の頭部には短冊状部材３６４が挿通され、保持部材３６７によって短冊状部材３６４が保持されている。

このような構成において、ボード３に荷重が加わるとフレーム３５ａがフレーム４５を中心として矢印Ｄ方向下向き（図９（Ａ）参照）に揺動し、ばね３６が圧縮される。このとき、連結部材３６５自体は動かないが位置センサ３６１がフレーム３５ａとともに動くので、位置センサ３６１内における短冊状部材３６４の位置が変わる（矢印Ｃ右方向に変位する）。位置センサ３６１が短冊状部材３６４のセンサ長手方向における変位量をみることによって、ボード３へ加わる荷重を検出できる。

上述の構成は前輪５側および後輪７側のいずれにおいても適用できる。

荷重検出機構をこのように構成すれば、さらにコストを削減できる。

さらに、図１０に示すように、ポテンショメータ３８１を用いて搭乗者からの荷重を検出するようにしてもよい。

ポテンショメータ３８１は、ギア３８２を有し、ギア３８２がフレーム３５ａの側面に対向するように配置され、２つのボルト３８３によってフレーム３５ａの側面に取り付けられる。ポテンショメータ３８１は、ギア３８２の移動（回転）量を検出することによってボード３にかかる荷重を検出する。また、フレーム３５ａの側面から突出しているシャフト４５の端部には連結部材３８４が嵌合され、ねじ３８５によって連結部材３８４はシャフト４５ひいてはフレーム２５ａに一体化されている。なお、連結部材３８４はフレーム３５ａには固定されていない。連結部材３８４の先端部に形成されているギアがギア３８２と噛み合う。

このような構成において、ボード３に荷重が加わるとフレーム３５ａがフレーム４５を中心として矢印Ｄ方向下向き（図１０（Ａ）参照）に揺動し、ばね３６が圧縮される。このとき、連結部材３８４自体は動かないがポテンショメータ３８１がフレーム３５ａとともに動き、ポテンショメータ３８１のギア３８２が連結部材３８４のギア上を反時計回りに移動（回転）する。ポテンショメータ３８１がギア３８２の移動量をみることによって、ボード３への荷重を検出できる。

荷重検出機構をこのように構成すれば、コストを削減できる。

また、図１１に、この発明の他の実施形態の要部を示す。
この実施形態では、シャフト４５で連結することなくフレーム３５ｂ内にフレーム２５を嵌合する。このとき、フレーム２５ｂおよびフレーム３５ｂのそれぞれの中央部２５０および３５０は同様に短手方向両側にやや膨出しているので、嵌合後にはフレーム３５ｂはフレーム２５ｂに対して鉛直方向には移動できるが水平方向には移動不能となる。この実施形態では、フレーム２５ｂに対してフレーム３５ｂが荷重を検出する方向に移動できるようにフレーム２５ｂに対してフレーム３５ｂを位置規制する規制部材として、フレーム２５ｂの中央部２５０が機能する。その他の構成については図４に示す実施形態と同様であるので、その重複する説明は省略する。後輪７側についても同様に構成される。

この実施形態によれば、フレーム３５ｂは荷重を検出する方向に移動可能に位置規制され、荷重検出センサ５５はフレーム２５ｂおよび３５ｂ間で挟持される位置に設けられる。したがって、ボード３への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード３から前輪５に荷重が加わると、フレーム３５ｂがフレーム２５ｂ方向に移動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ５５に加わり、搭乗者からの荷重を検出することができる。後輪７側についても同様である。この実施形態では、図４に示す実施形態の場合より検出精度は多少劣る可能性はあるが、２つのフレームを連結する必要がないので、組立が簡単となりコストも抑えることができる。

なお、上述の電動スケートボードでは、スピードや加速のコントロール、前後進のみが制御され、旋回や方向転換に関しては搭乗者がボードの短手方向に体重移動することによって行われるが、前輪５も後輪７と同様の構成を有する駆動輪とすれば、方向転換の制御をさらに電気的に行うことも可能である。

また、駆動モータの動力を補助駆動力として使用することも可能である。

さらに、荷重検出センサを前輪側または後輪側のいずれか一方にのみ設け、その設けた側の車輪に加わる荷重に応じて駆動モータを制御する構成にしてもよい。

この発明は、１つの車輪あるいは３つ以上の車輪を有する車両にも適用できる。

また、この発明は、電動スケートボードだけではなく、電動車椅子や電動台車等の車両にも適用できる。その場合には、それぞれの車両の用途に応じて、この発明の主旨を逸脱しない範囲内での種々の設計変更が行われることはいうまでもない。

この発明が詳細に説明され図示されたが、それは単なる図解および一例として用いたものであり、限定であると解されるべきではないことは明らかであり、この発明の精神および範囲は添付された請求の範囲の文言のみによって限定される。

Claims

搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、
前記荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、
前記荷重受け部の他方主面側に設けられかつ前記荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、
前記荷重受け部と前記車輪との間に設けられかつ前記車輪を回転自在に支持する車輪支持部、
前記車輪支持部と前記荷重受け部との間に設けられかつ前記車輪支持部に接続される第１フレーム、
前記第１フレームと前記荷重受け部との間に設けられかつ前記荷重受け部に固定される第２フレーム、ならびに
前記第１フレームに対して前記第２フレームが前記荷重受け部の前記一方主面と直交する方向に揺動できるように前記第１フレームにおける一端部近傍と前記第２フレームにおける一端部近傍とを連結する連結部材を備え、
前記第１フレームおよび前記第２フレームによって挟持される位置に前記荷重検出部が設けられる、車両。
前記連結部材が前記車輪より前記荷重受け部の長手方向の外端部側に配置される、請求項１に記載の車両。
前記荷重受け部の前記一方主面と直交しかつ前記荷重受け部の長手方向を含む平面内に、前記第１フレームに対する前記第２フレームの揺動方向が含まれる、請求項１に記載の車両。
前記第１フレームを前記荷重受け部の方向に付勢する付勢部材をさらに含む、請求項１に記載の車両。
前記荷重検出部は、歪みゲージ式ロードセルまたは静電容量型センサである、請求項１に記載の車両。
前記荷重検出部は、弾性部材と、荷重に基づく前記弾性部材の変位を検知する位置センサとを含む、請求項１に記載の車両。
搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、
前記荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、
前記荷重受け部の他方主面側に設けられかつ前記荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、
前記荷重受け部と前記車輪との間に設けられかつ前記車輪を回転自在に支持する車輪支持部、
前記車輪支持部と前記荷重受け部との間に設けられかつ前記車輪支持部に接続される第１フレーム、
前記第１フレームと前記荷重受け部との間に設けられかつ前記荷重受け部に固定される第２フレーム、ならびに
前記第１フレームに対して前記第２フレームが荷重を検出する方向に移動可能なように前記第１フレームに対して前記第２フレームを位置規制するために前記第１フレームに設けられる規制部材を備え、
前記第１フレームおよび前記第２フレームによって挟持される位置に前記荷重検出部が設けられる、車両。
電動スケートボードである、請求項１から７のいずれかに記載の車両。