JP4411867B2 - 重心移動により操舵可能な車両 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップボード上に乗った搭乗者の重心位置を検出し、その重心位置が車両ベースの中心から移動したときに左右の車輪を駆動させて前後方向に走行運動や旋回運動を行うようにした重心移動により操舵可能な車両に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両ベースやステップボード等に人が乗って陸上の滑走面を走行するものとしてスケートボードが知られている。このスケートボードは、前後方向に長く形成された適度な弾性を有するボードと、このボードの前後下面に回転自在に支持された前輪及び後輪とから構成されている。前輪及び後輪は、それぞれ左右対称に配置された左車輪及び右車輪の組み合わせによって構成されている。従って、ボードは全体として4個の車輪によって滑走面上に支持される。
【0003】
このような構成を有するスケートボードは、搭乗者の体重移動によって操舵されるが、連続的な体重移動が難しいためスラローム走行を行うには熟練を要していた。そのため、特許文献1として示すように、スラローム走行を容易に行えるようにしたものが提供されている。
【0004】
特許文献1には、スケートボードで陸上を走行したり、スノーボードで雪上を滑走したりするためのトレーニング用の滑走用ローラボードに関するものが記載されている。この特許文献1に記載された滑走用ローラボードは、前輪を1個の車輪で構成したことを特徴としている。
【0005】
また、通常のスケートボードは、搭乗者が動力の発生源となっており、搭乗者が足で地面を蹴って前進のための推力を発生させるものであった。そのため、搭乗者の負担が大きいことから、動力付のスケートボードが提供されるようになった。かかる動力付スケートボードの1例を、特許文献2として示す。
【0006】
特許文献2には、安全装置を備えた動力付スケートボードに関するものが記載されている。この動力付スケートボードは、推進力発生手段と該推進力発生手段を制御するコントローラとを備えたスケートボードにおいて、スケートボードに垂直加重がかかったことを検知する加重検出手段を設けるとともに、加重が検知されたときに前記推進力発生手段による推進力の発生を許可する制御手段を備えたことを特徴としている。
【0007】
【特許文献1】
特開2003−126325号公報(第2頁、図4)
【特許文献2】
特開2000−140190号公報(第2頁、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスケートボードにおいては、搭乗者の体重移動によって操舵操作を行うものであるが、その体重移動によってボードを撓ませることにより、それまで平行であった前輪の車軸と後輪の車軸との間に傾斜角度を設定し、その傾斜方向へ旋回させて操舵を行うものであった。そのため、走行速度や旋回半径等を考慮して搭乗者が自ら体重の移動量や移動速度等を決定して体重移動を行わなければならないことから、ボード上で搭乗者がバランスを取ることが難しく、これを乗りこなすにはやはり熟練を要するという課題があった。
【0009】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、単なる体重移動によって前後方向への走行運動や左右方向への旋回運動を行うことができる重心移動により操舵可能な車両を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、前記目的を達成するため、本出願の請求項1記載の重心移動により操舵可能な車両は、少なくとも同軸上に配置された第1の車輪及び第2の車輪と、第1の車輪を回転駆動する第1の回転駆動手段及び第2の車輪を回転駆動する第2の回転駆動手段と、第1の車輪及び第2の車輪が左右両側に配置されると共に第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段が搭載される車両ベースと、車両ベースの上方に配置され且つ人が搭乗されるステップボードと、車両ベースとステップボードとの間に介在され且つ搭乗者の重心移動を検出する重心移動検出手段と、重心移動検出手段からの検出信号に基づき第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段を駆動制御して直線走行及び/又は旋回動作を行う駆動制御手段と、を設けたことを特徴としている。
【0011】
本出願の請求項2記載の重心移動により操舵可能な車両は、重心移動検出手段は、車両ベースの搭乗者の搭乗位置に対して前方に配置される前側検出手段と、搭乗位置に対して後方に配置される後側検出手段とからなることを特徴としている。
【0012】
本出願の請求項3記載の重心移動により操舵可能な車両は、重心移動検出手段は、車両ベースの搭乗者の搭乗位置に対して前方の左右両側に配置される2個の前側検出手段と、搭乗位置に対して後方の左右両側に配置される2個の後側検出手段とからなることを特徴としている。
【0013】
本出願の請求項4記載の重心移動により操舵可能な車両は、前側検出手段及び前記後側検出手段は、共に圧力センサであることを特徴としている。
【0014】
本出願の請求項5記載の重心移動により操舵可能な車両は、第1の車輪及び第2の車輪に加えて第3の車輪を設け、第3の車輪は、第1の車輪と第2の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴としている。
【0015】
本出願の請求項6記載の重心移動により操舵可能な車両は、第1の車輪及び第2の車輪に加えて、同軸上に配置された第3の車輪及び第4の車輪を設け、第3の車輪及び第4の車輪は、第1の車輪と第2の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴としている。
【0016】
本出願の請求項7記載の重心移動により操舵可能な車両は、車両ベースには、前記ステップボードを1箇所で略点接触により回動自在に支持する支持軸を設けたことを特徴としている。
【0017】
本出願の請求項8記載の重心移動により操舵可能な車両は、支持軸は、車両ベースの重心位置において立ち上げるように設けたことを特徴としている。
【0018】
前述のように構成したことにより、本出願の請求項1記載の重心移動により操舵可能な車両では、人がステップボードの上に乗った後、搭乗者に体重移動が生じると、その体重移動が車両ベースとの間に介在されている重心移動検出手段により検出され、その検出信号が駆動制御手段に送出される。この検出信号を受けた駆動制御手段では、その検出信号に対応した制御信号を第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段に出力し、搭乗者の体重位置に応じて第1及び第2の車輪を回転駆動させる。そのため、搭乗者の重心移動だけで車両を直線走行及び/又は旋回動作させることができる。
【0019】
本出願の請求項2記載の重心移動により操舵可能な車両では、車両ベースの前側には前側検出手段が配置され、車両ベースの後側には後側検出手段が配置され、前後2個の検出手段でステップボードが支持されるため、ステップボードに乗っている人の体重の移動による重心位置が、どの方向へどの程度移動しているかを前後2個の検出手段で精度良く検出することができる。
【0020】
本出願の請求項3記載の重心移動により操舵可能な車両では、車両ベースの前側には左右2箇所に前側検出手段が配置され、車両ベースの後側にも左右2箇所に後側検出手段が配置され、合計4個の検出手段でステップボードが支持されるため、ステップボードに乗っている人の体重の移動による重心位置が、どの方向へどの程度移動しているかを前後4個の検出手段で精度良く検出することができる。
【0021】
本出願の請求項4記載の重心移動により操舵可能な車両では、検出手段として圧力センサを用いることができ、これにより、簡単な機構によって搭乗者の重心移動を容易に且つ精度良く検出することができる。
【0022】
本出願の請求項5記載の重心移動により操舵可能な車両では、第1の車輪及び第2の車輪に加えて第3の車輪を設け、この第3の車輪の車軸を第1の車輪と第2の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置することにより、本発明を3輪車として実現して車両の安定性を高めることができる。
【0023】
本出願の請求項6記載の重心移動により操舵可能な車両では、第1の車輪及び第2の車輪に加えて、同軸上に配置された第3の車輪及び第4の車輪を設け、これら第3の車輪と第4の車輪を結ぶ車軸を第1の車輪と第2の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置することにより、本発明を4輪車として実現して車両の安定性を高めることができる。
【0024】
本出願の請求項7記載の重心移動により操舵可能な車両では、ステップボードが支持軸によって1箇所で車両ベースに支持されるため、重心移動検出手段から出力される検出信号に基づいて演算を実行する駆動制御手段による処理を簡単なものとすることができる。
【0025】
また、本出願の請求項8記載の重心移動により操舵可能な車両では、支持軸が車両ベースの重心位置にあるため、駆動制御手段による処理をより一層簡単なものとすることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1〜図13は、本発明の実施の例を示すものである。即ち、図1は本発明の重心移動により操舵可能な車両の第1の実施例に係る二輪車の概略構成を示す斜視図、図2は図1に示す二輪車の平面図、図3は図1に示す二輪車の正面図、図4は図1に示す二輪車の変形実施例の正面図、図5は圧力センサの圧力分布を説明するための説明図、図6は本発明に係る駆動制御手段の一実施例を示す回路構成図、図7A,B及びCは重心移動を説明するためのそれぞれ説明図である。
【0027】
また、図8は第1の実施例に係る二輪車1に人が乗った状態の説明図、図9は本発明に係る二輪車の第2の実施例を示す説明図、図10は本発明に係る二輪車の第3の実施例を示す説明図、図11は本発明に係る三輪車の第1の実施例を示す説明図、図12は本発明に係る三輪車の第2の実施例を示す説明図、図13は本発明に係る四輪車の第1の実施例を示す説明図である。
【0028】
図1〜図3に示すように、本発明の重心移動により操舵可能な車両の第1の実施例に係る二輪車1は、車両ベース2とステップボード3と2個の車輪4L,4Rと2個の駆動モータ5L,5Rと4個の圧力センサSFL、SFR、SBL及びSBR等を備えて構成されている。
【0029】
車両ベース2は、四角形をなす板状の部材からなり、その前後方向中間部の左側には第1の回転駆動手段の一具体例を示す左側の駆動モータ5Lが搭載され、右側には第2の回転駆動手段の一具体例を示す右側の駆動モータ5Rが搭載されている。これら駆動モータ5L,5Rとしては、例えば、直流モータ、同期モータ、誘導モータ、ステップモータが好適であるが、その他の形式のモータを適用することもできる。
【0030】
各駆動モータ5L,5Rは、それぞれ回転軸8を側方へ突出させた状態で車両ベース2にネジ止め等の固着手段によって固定されている。そして、左側駆動モータ5Lの回転軸8Lには左側の車輪4Lが固定され、右側駆動モータ5Rの回転軸8Rには右側の車輪4Rが固定されている。これにより、左右の車輪4L,4Rは、左右の駆動モータ5L,5Rを互いに逆方向へ回転駆動することにより、その回転方向に応じて同時に前方又は後方へ回転駆動される。一方、左右の駆動モータ5L,5Rを同方向へ回転駆動すると、その回転方向に応じて互いに逆方向へ回転駆動される。
【0031】
車両ベース2の四隅には、重心移動検出手段の一具体例を示す圧力センサが、それぞれの隅部に1個ずつ合計4個搭載されている。即ち、車両ベース2の前側左隅には前左側センサ(SFL)6Lが配置され、前側右隅には前右側センサ(SFR)6Rが配置されている。そして、車両ベース2の後側左隅には後左側センサ(SBL)7Lが配置され、後側右隅には後右側センサ(SBR)7Rが配置されている。4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rには同じものが用いられており、それぞれ入力部を上に向けた状態で車両ベース2に固定されている。
【0032】
4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rの上に、平面形状が車両ベース2と略同様の形状を有する四角形の板体からなるステップボード3が載置されている。このステップボード3は、図3に示すように、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rの上に載置するだけで高さ方向の基準位置を設定しない構成としても良い。しかしながら、図4に示すように、車両ベース2に立設された支持軸9を用いて、1箇所で略点接触により回動自在に支持する構成にすると良い。
【0033】
この場合、ステップボード3の支持は、例えば、支持軸9の先端に球面部を設ける一方、その球面部を回動自在に保持することができる球面軸受をステップボード3の下面に設け、球面部と球面軸受との組み合わせによって構成するようにする。この球面部と球面軸受は、上記とは逆に配置して、支持軸9の先端に球面軸受を設け、ステップボード3に球面部を設ける構成としても良い。
【0034】
このように支持軸9を設けてステップボード3を下方から支持すると共に、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rを支持軸9から等しい距離に配置することにより、ステップボード3を水平状態としたときのすべての圧力センサ6L,6R,7L,7Rの値(基準値)を等しく設定することができる。かかる場合には、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7R間における検出値相互の調整が不要となり、それぞれの検出値をそのまま後述する駆動制御手段に供給して、その検出値を使用してステップボード3の傾き方向や傾き角度等の演算処理等を簡単にすることができる。
【0035】
これに対して、支持軸9を設けない図3の実施例の場合には、ステップボード3の基準位置が存在しないために、搭乗者の体重によってステップボード3の水平状態における高さが変化することになる。そのため、搭乗者の重心移動によってステップボード3の全体が上下方向へ移動しつつ傾きも変化することになる。従って、ステップボード3の基準位置が毎回変化するため、ステップボード3の基準位置をその都度算出する必要がある。そして、これにより算出された基準位置とそれぞれの検出値を比較して各圧力センサ6L,6R,7L,7R間の変位量を算出し、その算出値を使用してステップボード3の傾き方向や傾き角度等を演算することができるようになるため、演算処理が若干面倒なものになる。
【0036】
このような演算処理を実行するため、車両ベース2には、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rから検出信号がそれぞれ供給されると共に、それらの検出信号に基づいて2個の駆動モータ5L,5Rを駆動制御するための制御信号を出力する駆動制御手段10が設けられている。この駆動制御手段10は、例えば、図6に示すような構成とすることができる。
【0037】
駆動制御手段10は、4個の加算器11,12,13,14と1個の加算器減算器15と3個のアンプ16,17,18と2個の加算器累積器20,21とを備えて構成されている。前右側センサ(SFR)6Rの検出信号は第1の加算器11と第2の加算器12に入力され、後右側センサ(SBR)7Rの検出信号は第2の加算器12と第3の加算器13に入力される。また、前左側センサ(SFL)6Lの検出信号は第1の加算器11と第4の加算器14に入力され、後左側センサ(SBL)7Lの検出信号は第3の加算器13と第4の加算器14に入力される。
【0038】
第1の加算器11から出力される信号は加算器減算器15に入力され、第3の加算器13から出力される信号も加算器減算器15に入力される。加算器減算器15から出力される信号は第1のアンプ16に入力される。また、第2の加算器12から出力される信号は第2のアンプ17に入力され、第4の加算器14から出力される信号は第3のアンプ18に入力される。そして、第1のアンプ16と第2のアンプ17と第3のアンプ18から出力される信号は、それぞれ第1の加算器累積器20及び第2の加算器累積器21に入力される。
【0039】
第1の加算器累積器20は右側車輪4Rのための右側駆動モータ5Rに接続され、第2の加算器累積器21は左側車輪4Lのための左側駆動モータ5Lに接続されている。これにより、第1の加算器累積器20からは右側駆動モータ5Rを駆動制御するための制御信号が出力され、第2の加算器累積器21からは左側駆動モータ5Lを駆動制御するための制御信号が出力される。このようにして出力される制御信号に対応する各駆動モータの駆動力は、例えば、次のような数式によって算出される。
【0040】
ここで、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rの圧力を、それぞれSFL,SFR,SBL,SBRとし、3個のアンプ16,17,18の係数をそれぞれK,KL,KRとする。すると、
右側駆動モータ5Rの駆動力MRは、
R=KR(SFR+SBR)−KL(SFL+SBL)+K(SFR+SFL−SBR+SBL) ‥‥‥(1)
左側駆動モータ5Lの駆動力MLは、
L=KL(SFL+SBL)−KR(SFR+SBR)+K(SFR+SFL−SBR+SBL) ‥‥‥(2)
となる。
【0041】
また、図5に示すように、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rに加えられる総重量をW、各圧力センサ6L,6R,7L,7Rの負担する重量成分をW1,W2,W3,W4、車両ベース2の重心をO、その重心Oを中心として設定した直交座標軸であるx軸及びy軸から重量Wまでの距離をそれぞれX及びYとし、更に、x軸及びy軸から各圧力センサ6L,6R,7L,7Rまでの距離を等しくLx及びLyとする。
【0042】
このとき総重量Wは、
総重量W=SFL+SFR+SBL+SBR ‥‥‥(3)
となる。また、それぞれの重量成分W1,W2,W3,W4は、
重量成分W1=(SFL+SFR)/2 ‥‥‥(4)
重量成分W2=(SBL+SBR)/2 ‥‥‥(5)
重量成分W3=(SFL+SBL)/2 ‥‥‥(6)
重量成分W4=(SBR+SFR)/2 ‥‥‥(7)
となる。
【0043】
また、重心Oの座標位置X,Yは、
X=Lx×(W1−W2)/(W1+W2) ‥‥‥(8)
Y=Ly×(W3−W4)/(W3+W4) ‥‥‥(9)
となる。
【0044】
いま、図7Aに示すように、搭乗者がステップボード3の中央部に立っているため、重心Wが車両ベース2の中心Oと一致している状態(図3及び図4において薄墨の矢印で示す。)では、車両ベース2及びステップボード3は共に水平な平衡状態となる。
【0045】
この平衡状態から体重の移動が生じ、図7Bの状態に変化したものとする。このとき、重心Wはy軸上にあるため、左右方向に位置する圧力センサ6Lと6R及び7Lと7Rの値はそれぞれ等しい(SFL=SFR),(SBL=SBR)が、前後方向に位置する圧力センサ6Lと7L及び6Rと7Rの値はそれぞれ正負逆となる(SFL=−SBL),(SFR=−SBR)。
【0046】
例えば、SFL=SFRの値が等しく10kgであるものとすると、SBL+SBR=−10kgとなる。また、計算を簡単にするため、K,KL,KRの値をそれぞれ1とすると、(1)式より、
R=1(10−10)−1(10−10)+1(10+10+10−10)=20
となる。同様に、(2)式より、
L=1(10−10)−1(10−10)+1(10+10+10−10)=20
となる。
【0047】
このように、左右の車輪4L,4Rのための駆動力は、符号が同一で同一の値の20kgとなる。これにより、左右の車輪4L及び4Rは、等しい駆動力で共に前側へ回転駆動される。その結果、この車両は、図7Bにおいて、y軸方向の上方へ真っ直ぐに走行運動することになる。
【0048】
一方、図7Aに示すバランスの取れた平衡状態から、重心Wの移動が生じて図7Cの状態に変化したものとする。このとき、例えば、SFLの値が10kg、SFR及びSBLの値が等しく5kg、更にSBRの値が−10kgであるものとする。すると、このときのMRは、(1)式より、
R=1(5−10)−1(10+5)+1(5+10+10+5)
=−5−15+30=10
となる。また、MLは、(2)式より、
L=1(10+5)−1(5−10)+1(5+10+10+5)
=15+5+30=50
となる。
【0049】
この場合、左車輪4Lのための駆動力が50kgとなり、右車輪4Rのための駆動力が10kgとなる。従って、これらの駆動力に対応した制御信号が、駆動制御手段10から左側駆動モータ5L及び右側駆動モータ5Rに出力される。これにより、それぞれに入力される制御信号の値に応じて、左車輪4Lは50kgの駆動力によって回転駆動され、右車輪4Rは10kgの駆動力によって回転駆動される。その結果、この車両は、図7Cにおいて時計方向へ旋回運動することになる。
【0050】
かくして、本実施例によれば、図7Aに示すように、搭乗者の体重移動によって重心Wが車両の中心Oより前側に移動すると、車両の重量バランスが前側に崩れ、その重心Wの移動が4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rによって検出される。これにより、各圧力センサ6L,6R,7L,7Rからその検出値に対応した検出信号が出力され、それらが駆動制御手段10に入力される。これにより、駆動制御手段10が重心Wの移動量に応じた制御信号を、左右の駆動モータ5L,5Rにそれぞれ出力する。
【0051】
これにより、左右の車輪4L,4Rが同じように前側へ回転駆動される。その結果、車両が前進走行することになり、この重心Wが車両中心Oより前側に移動した状態を維持することにより、車両を真っ直ぐに連続させて前進走行させることができる。
【0052】
この車両の前進走行を停止させる場合には、変位した位置にある重心Wを車両中心Oに戻すようにする。このとき、重心Wを後退させて車両中心Oに戻すと、4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rから出力される検出値が等しくなるため、左右の駆動モータ5L,5Rに出力される制御信号が共にゼロとなる。その結果、左右の駆動モータ5L,5Rの回転駆動が停止され、車両の走行が停止されることになる。
【0053】
このような車両の走行制御は、重心Wが車両中心Oより後側に移動する場合も同様である。即ち、重心Wが車両中心Oより後側に移動したことを4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rが検出すると、駆動制御手段10が制御信号を出力して左右の車輪4L,4Rを共に後側に回転させる。これにより、車両が後方に走行することになる。また、車両の後退運動を停止させる場合は、前述した前進運動を停止させる場合と同様である。
【0054】
また、搭乗者の体重移動によって重心Wが車両の中心Oより斜め前方若しくは斜め後方又は側方に移動すると、車両の重量バランスがその重心Wの移動方向に崩れ、そのバランスの崩れを4個の圧力センサ6L,6R,7L,7Rが圧力の変化として検出し、その検出信号を駆動制御手段10に供給する。これにより、駆動制御手段10が重心Wの移動量に応じた制御信号を左右の駆動モータ5L,5Rに出力する。
【0055】
これにより、左右の車輪4L,4Rがそれぞれの制御信号に応じて前側又は後側に回転駆動される。その結果、重心Wが移動した方向の車輪が他方の車輪よりも強く回転駆動され、その重心成分に応じた駆動力を発生させて、車両を右方向又は左方向へ旋回動作させる。
【0056】
このように走行・操舵される車両は、例えば、図8〜図13に示すような構成の車両として実現することができる。図8〜図10は二輪タイプの車両、図11及び図12は三輪タイプの車両、図13は四輪タイプの車両として構成したものである。尚、図8〜図13において、図1〜図4に示す実施例と同一部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【0057】
図8に示す二輪タイプの車両の第1の実施例は、丸太乗りのように横方向に足を広げて搭乗できるようにしたもので、図1〜図4に示す実施例と同様のものである。この二輪車1の場合には、丸太乗りのような感覚でありながら、比較的容易に、しかも安定性良く搭乗して、重心の移動だけで走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【0058】
図9に示す二輪タイプの車両の第2の実施例は、サーフボードのように前後方向に足を広げて搭乗できるようにしたものである。この二輪車30の場合には、サーフィンのような波乗り感覚で搭乗することができ、しかも安定性良く搭乗して、重心の移動だけで走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【0059】
図10に示す二輪タイプの車両の第3の実施例は、ローラスケート靴のように左右の足にそれぞれ1個ずつ取り付けて搭乗できるようにしたものである。この二輪車31の場合には、ローラスケートのような感覚で搭乗することができ、同じく重心の移動によって走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【0060】
図11に示す三輪タイプの車両の第1の実施例(三輪車32)は、左右車輪4L,4Rの前側中央部に1個の補助輪22を設けたものである。また、図12に示す三輪タイプの車両の第2の実施例(三輪車33)は、左右車輪4L,4Rの後側中央部に1個の補助輪23を設けたものである。三輪車32の補助輪22及び三輪車33の補助輪23は、車両ベース2の安定性を確保することを主な役目とするものであるため車両ベース2又はステップボード3に回転自在に支持されていれば良いが、左右車輪4L,4Rと同様に駆動モータ等の動力を備える構成としても良い。
【0061】
図13に示す四輪タイプの車両の第1の実施例(四輪車34)は、左右車輪4L,4Rの後側(前側でも良い。)に左右一対の補助輪24L,24Rを設けたものである。四輪車34の補助輪24L,24Rは、車両ベース2の安定性を確保することを主な役目とするため車両ベース2又はステップボード3に回転自在に支持されていれば良いが、左右車輪4L,4Rと同様に駆動モータ等の動力を備える構成としても良い。また、図示しないが、左右車輪4L,4Rの前後中央部にそれぞれ1個の補助輪を配置し、全体として4個の車輪を菱形に配置する構成とすることもできる。
【0062】
これら図9〜図13に示すような構成を有する車両30,31,32,33及び34によっても、前述した第1の実施例の車両1と同様に、重心の移動によって車両の走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【0063】
前述した車輪は、空気が充填されるチューブ入りのタイヤは勿論のこと、全体がゴムで形成された中実のゴムタイヤ、木製車輪、金属製車輪、プラスチック製車輪等のように各種の材質のものを適用できるものである。また、前記実施例では、重心移動検出手段として圧力センサを用いた例について説明したが、圧力センサに代えて歪ゲージを適用し、圧力、荷重、変位、トルク等の物理量を電気信号に変換して重量を検出する構成とすることもできる。
【0064】
更に、前記実施例においては、4個の圧力センサSFL、SFR、SBL及びSBRを備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両の重心位置の前後の1個ずつ配置する構成とすることもできる。この場合、前後の圧力センサは、前後の対角線方向に配置してもよく、また、中心線に沿って前後に配置してもよい。
【0065】
例えば、車両ベース2の前側には左隅に前左側センサ(SFL)6Lのみを配置し、車両ベース2の後側には右隅に後右側センサ(SBR)7Rのみを配置する。これとは逆に、車両ベース2の前側の右隅に前右側センサ(SFR)6Rのみを配置し、車両ベース2の後側の左隅に後左側センサ(SBL)7Lのみを配置するようにしてもよい。このような構成の場合、削除する前側圧力センサ(SFR)又は(SFL)及び後側圧力センサ(SBL)又は(SBR)の出力をそれぞれ零とすることにより、旋回動作以外に関して、上述した計算式等に関する説明は適合され、直進走行を行うことができる。
【0066】
更に、前左側センサ(SFL)6L若しくは前右側センサ(SFR)6Rのいずれか一方、及び後右側センサ(SBR)7R若しくは後左側センサ(SBL)7Lのいずれか一方を備える構成とすることにより、旋回走行を行うことができる。この場合、削除する前側圧力センサ(SFR)若しくは(SFL)及び後側圧力センサ(SBL)若しくは(SBR)の出力をそれぞれ零とすることにより、直進動作以外に関して、上述した計算式等に関する説明は適合され、旋回走行を行うことができる。更に又、3個の圧力センサを用いて、これらを三角形のように配置する構成とすることもできる。
【0067】
また、前記実施例においては、重心移動検出手段の一具体例として圧力センサを用いた例について説明したが、他の形式のセンサ、例えば、エラストマセンサや静電容量圧力トランスデューサ等を適用することもできる。エラストマセンサは、ゴムや柔軟な合成樹脂に若干の導電性を持たせた材料で必要な形状に成型加工したセンサであり、抵抗変化センサとしての機能の他に、変形量に比例する抵抗変化とその速度に比例した抵抗変化が得られ、更に、柔軟性があって成型加工ができる、等の特徴を有している。このエラストマセンサを利用することにより、操作方向に一致した信号を得ることができると共に、搭乗者の体重移動の強弱とその移動速度の高低に比例した信号を得ることができる。
【0068】
また、静電容量圧力トランスデューサは、静電容量(キャパシタンス)の電気特性を利用して圧力を測定するようにしたものである。この静電容量圧力トランスデューサを利用する場合には、ある加圧環境下では電極間のギャップが小さくなり、その結果として生じる静電容量の変化を駆動回路で測定することにより、前記実施例と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の請求項1記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、少なくとも第1及び第2の車輪と第1及び第2の回転駆動手段と車両ベースとステップボードと重心移動検出手段と駆動制御手段とを設ける構成としたため、人がステップボード搭乗して体重移動を生じさせると、これによる重心移動が車両ベースとの間に介在されている重心移動検出手段により検出され、その検出信号が駆動制御手段に送出されて、その検出信号に対応した制御信号が駆動制御手段から第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段に出力される。その結果、搭乗者の重心移動に応じて車両を直線走行及び/又は旋回動作させることができ、興趣に富んだ車両を提供することができるという効果が得られる。
【0070】
本出願の請求項2記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、車両ベースの前側に前側検出手段を配置し、車両ベースの後側に後側検出手段を配置して前後2個の検出手段でステップボードを支持する構成としたため、ステップボードに乗っている人の体重による重心の移動が、どの方向へどの程度移動しているかを確実に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【0071】
本出願の請求項3記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、車両ベースの前側には左右2箇所に前側検出手段を配置し、車両ベースの後側にも左右2箇所に後側検出手段を配置して合計4個の検出手段でステップボードを支持する構成としたため、ステップボードに乗っている人の体重による重心の移動が、どの方向へどの程度移動しているかを確実に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【0072】
本出願の請求項4記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、検出手段として圧力センサを用いる構成としたため、簡単な機構によって搭乗者の重心移動を容易に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【0073】
本出願の請求項5記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、第1の車輪及び第2の車輪に加えて第3の車輪を設け、この第3の車輪の車軸を第1の車輪と第2の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置する構成としたため、本発明を三輪車として実現して車両の安定性を高めることができるという効果が得られる。
【0074】
本出願の請求項6記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、第1の車輪及び第2の車輪に加えて、同軸上に配置された第3の車輪及び第4の車輪を設け、これら第3の車輪と第4の車輪を結ぶ車軸を第1の車輪と第2の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置する構成としたため、本発明を四輪車として実現して車両の安定性を高めることができるという効果が得られる。
【0075】
本出願の請求項7記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、ステップボードを支持軸によって1箇所で車両ベースに支持する構成としたため、重心移動検出手段から出力される検出信号に基づいて演算を実行する駆動制御手段による処理を簡単なものとすることができるという効果が得られる。
【0076】
また、本出願の請求項8記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、支持軸が車両ベースの重心位置にある構成としたため、駆動制御手段による処理をより一層簡単なものとすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の重心移動により操舵可能な車両の第1の実施例に係る二輪車の概略構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示す二輪車の平面図である。
【図3】図1に示す二輪車の正面図である。
【図4】図1に示す二輪車の変形実施例の正面図である。
【図5】本発明に係る重心移動検出手段の一実施例を示す圧力センサの圧力分布を説明するための説明図である。
【図6】本発明に係る駆動制御手段の一実施例を示す回路構成図である。
【図7】本発明に係る重心移動検出手段により検出される重心移動を説明するためのもので、同図Aは重心Wと車両中心Oが一致した状態、同図Bは重心Wが車両中心Oから前側に移動した状態、同図Cは重心Wが車両中心Oから左前方に移動した状態を示すそれぞれ説明図である。
【図8】第1の実施例に係る二輪車に人が乗った状態の説明図である。
【図9】本発明に係る二輪車の第2の実施例を示す説明図である。
【図10】本発明に係る二輪車の第3の実施例を示す説明図である。
【図11】本発明に係る三輪車の第1の実施例を示す説明図である。
【図12】本発明に係る三輪車の第2の実施例を示す説明図である。
【図13】本発明に係る四輪車の第1の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
1,30,31…二輪車(車両)、 2…車両ベース、 3…ステップボード、 4L,4R…車輪、 5L,5R…駆動モータ(回転駆動手段)、 6L,6R,7L,7R…圧力センサ(重心移動検出手段)、 9…支持軸、 10…駆動制御手段、 11,12,13,14…加算器、 15…加算器減算器、 16,17,18…アンプ、 20…加算器累積器、 22,23,24L,24R…補助輪、 32,33…三輪車(車両)、 34…四輪車

Claims (4)

  1. 少なくとも同軸上に配置された第1の車輪及び第2の車輪と、
    前記第1の車輪を回転駆動する第1の回転駆動手段及び第2の車輪を回転駆動する第2の回転駆動手段と、
    前記第1の車輪及び第2の車輪が左右両側に配置されると共に前記第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段が搭載される板状の車両ベースと、
    前記車両ベースの上方に配置され且つ人が搭乗される板状のステップボードと
    乗者の重心移動を検出する重心移動検出手段と、
    前記重心移動検出手段からの検出信号に基づき前記第1の回転駆動手段及び第2の回転駆動手段を駆動制御して直線走行及び/又は旋回動作を行う駆動制御手段とを備え、
    前記重心移動検出手段は、
    前記車両ベースの前記搭乗者の搭乗位置に対して前方の左右両側に配置される2個の圧力センサと、前記搭乗位置に対して後方の左右両側に配置される2個の圧力センサとからなり、
    前記4個の圧力センサは前記車両ベースと前記ステップボードとの間に介在され、且つ、当該4個の圧力センサにより前記ステップボードが支持される
    ことを特徴とする重心移動により操舵可能な車両。
  2. 前記第1の車輪及び第2の車輪に加えて第3の車輪を設け、当該第3の車輪は、第1の車輪と第2の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴とする請求項1記載の重心移動により操舵可能な車両。
  3. 前記車両ベースには、前記ステップボードを1箇所で略点接触により回動自在に支持する支持軸を設けたことを特徴とする請求項1記載の重心移動により操舵可能な車両。
  4. 前記支持軸は、前記車両ベースの重心位置において前記ステップボードを下方から支持するように設けたことを特徴とする請求項記載の重心移動により操舵可能な車両。
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